chulportfolio 3. Schulkonzept 3.8 Kern- und Schulcurricula Kursstufe Chemie Chemie Kursstufe 2-stündig

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1 Bildungsstandards Kerncurriculum Schulcurriculum Empfohlener Stundenumfang 1. Chemische Gleichgewichte Die SuS können an Beispielen die Bedingungen für die Einstellung eines chemischen Gleichgewichts erklären (Ester-Gleichgewicht, Ammoniak- Gleichgewicht); Das chemische Gleichgewicht - Einstellung - Verschiebung (Einfluss von Druck, Temperatur und Konzentration) Reaktionsgeschwindigkeit, umkehrbare Reaktionen Didakt.-method. Überlegungen SP: Stechheber-Versuch V: NO 2 /N 2 O 4 -Gleichgewicht V: Eisenthiocyanat- Gleichgewicht Fachspezifika das Prinzip von LE CHATELIER auf verschiedene Gleichgewichtsreaktionen übertragen; das Massenwirkungsgesetz auf homogene Gleichgewichte anwenden; die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren; Prinzip von LE CHATELIER Massenwirkungsgesetz (MWG) - Angabe des MWG - Ermittlung der Gleichgewichtskonstanten - Ermittlung der Gleichgewichtskonzentrationen Die Ammoniaksynthese nach Haber und Bosch GFS/Internetrecherche

2 Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellun g bei der Ammoniak- Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren; die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniaksynthese erläutern; Säuren und Basen nach BRØNSTED definieren; Säure-Base-Reaktionen durchführen und Reaktionsgleichungen für verschiedene Säure- Base-Gleichgewichte in wässrigen Lösungen angeben; den ph-wert über die Autoprotolyse des Wassers erklären. - Entwicklung der großtechnischen Ammoniak-Synthese von HABER und BOSCH - Beeinflussung der Gleichgewichtseinstellung bei der Ammoniaksynthese durch versch. Faktoren - Gesellschaftliche Bedeutung Säure/Base-Reaktionen - Säure/Base-Theorie nach BRØNSTED (Säure/Base-Begriff, korrespondierende Säure/Base-Paare, Donator-Akzeptor-Prinzip) - Säure/Base-Reaktionen - Autoprotolyse und ph- Wert (Ionenprodukt des Wassers) Einfache Übungsaufgaben zur Berechnung des ph-werts SP: Säure/Base- Reaktionen (z.b. Ammoniumchlorid und Natriumhydroxid; Natriumacetat und Schwefelsäure; Natronlauge und Salzsäure)

3 2. Moleküle des Lebens 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 Monosaccharide - Eigenschaften - Nachweisreaktion Fischer-Projektion: D- und L-Isomere Haworth-Projektion: α- und β-anomere Disaccharide (glykosidische Bindung) D-Glucose, D-Fructose FEHLING-Probe, Seliwanow-Reaktion Asymmetrische C-Atome Pyranosen, Furanosen Maltose, Cellobiose, Saccharose Einstieg: Brennprobe SP: GOD-Test, TOLLENS- Probe GFS: Industrielle Zuckerherstellung Kohlenhydrate und Proteine mit einfachen Labormethoden nachweisen (Brennprobe, GOD-Test, TOLLENS-Probe, Biuretoder Ninhydrin- Reaktion); Kohlenhydrate oder Proteine charakterisieren (Molekülstruktur und Eigenschaften, sowie Vorkommen und Bedeutung). Polysaccharide - Eigenschaften Spaltung durch Hydrolysereaktion, reduzierende/nichtreduzierende Zucker Stärke, Cellulose Stärkenachweis, saure und enzymatische Hydrolyse von Stärke SP: säurekatalysierte Hydrolyse SP: FEHLING-Probe GFS: Industrielle Papierherstellung

4 Proteine : L-α-Aminosäuren (AS) als Bausteine Verknüpfung der AS- Bausteine (Peptidbindung) Primär-, Sekundär- und Tertiärstruktur - Eigenschaften - Nachweisreaktionen Nukleinsäuren - DNA - Bausteine der Nukleinsäuren (Nukleotide, Nukleobasen) - Verknüpfung der Bausteine Eigenschaften von AS (AS als Zwitterionen, Ampholyte) Denaturierung, Enzyme GFS: Die Chemie der Dauerwelle SP: Ninhydrin- oder Biuret- Reaktion 3. Elektrische Energie und Chemie Reaktionsgleichungen für Redoxreaktionen formulieren und den Teilreaktionen die Begriffe Redoxreaktionen - Redoxreaktionen als Elektronenübertragungsreaktion - Elektronendonator/ -akzeptorprinzip

5 Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe (Oxidation) zuordnen; Redoxreaktionen beschreiben, die der Umwandlung von chemischer Energie in elektrischer Energie dienen (Galvanische Zelle, Brennstoffzelle); Elektrolysen als erzwungene Redoxreaktionen erklären; - Reduktion und Oxidation - Reduktions- und Oxidationsmittel Galvanische Elemente - Daniell-Element durch Kombination zweier Halbzellen - Redoxprozesse in der galvan. Zelle (Ladungstransport durch Ionen) Elektrolyse als erzwungene Umkehrung der Redoxprozesse in der galvanischen Zelle Redoxreihe der Metalle und der Nichtmetalle Bedeutung von Redoxreaktionen (in der Natur, (chem.) Industrie, Metallurgie, Lebensmittelindustrie, Pyrotechnik, Energieerzeugung) SP: Redoxreihe der Metalle Internetrecherche GFS: Großtechnische Elektrolysen (z.b. Chloralkalielektrolyse; Aluminium-Herstellung) die Bedeutung einer Brennstoffzelle für die zukünftige Energiebereitstellung erklären. Brennstoffzelle Elektrochemische Stromquellen: Batterien, Akkumulatoren,

6 4. Kunststoffe Kunststoffe typisieren (zum Beispiel mechanische, thermische Eigenschaften, Molekülstruktur, Thermoplaste, Duroplaste, Elaste); Kunststoffe Zusammenhang zwischen Eigenschaften und Struktur - Klassifizierung (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere) - Thermische Eigenschaften - Mechanische Eigenschaften Historische Entwicklung und Entdeckung der Kunststoffe (Hermann Staudinger) GFS/Film das Prinzip der Polykondensation und Hydrolyse aus dem Leitthema Moleküle des Lebens auf die Bildung von Kunststoffen übertragen; Synthese von Kunststoffen - Polykondensation vgl. Moleküle des Lebens SP: Nylonseiltrick GFS: Silicone Kunststoffe aus Sand das Prinzip der Polymerisation auf ein geeignetes Beispiel anwenden; - Polymerisation Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation SP: Synthese von Polystyrol oder Acrylglas jeweils ein Experiment zur Herstellung eines Polymerisats und eines Polykondensats durchführen;

7 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; Einfluss bi- bzw. trifunktioneller Monomere auf Struktur und Eigenschaften von Kunststoffen Vielfalt der Kunststoffe, ihre Eigenschaften und Anwendungsgebiete (Kunststoffe nach Maß) Vor- und Nachteile der Verwendung von Massenkunststoffen Copolymerisate Superabsorber, Chemiefasern, Klebstoffe, Verbundwerkstoffe (Gruppenpuzzle) verschiedene Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffabfällen beschreiben und bewerten (Werkstoffrecycling, Rohstoffrecycling, energetische Verwertung; Nachhaltigkeit) Kunststoff-Recycling: Werkstoffrecycling, Rohstoffrecycling, energetische Verwertung; Vergleich der Nachhaltigkeit