Lernziele des Chemie- Grundlagenunterrichts an der Kantonsschule Enge

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1 e des Chemie- Grundlagenunterrichts an der Kantonsschule Enge (Version vom 8. August 009) --

2 Vorwort Die e des Grundlagenunterrichts Chemie wurden von der gesamten Chemie- Fachschaft der Kantonsschule Enge erarbeitet. Deren Formulierung und Einhaltung werden periodisch in der Fachschaft überprüft. Eine klare Planungsgrundlage für Schüler/innen und Lehrpersonen Die e dienen den Chemielehrer/innen als Grundlage für die Planung des Stoffprogramms und sollen einen reibungslosen Übergang vom Grundlagenunterricht zu den Wahlkursen im 4. Jahr ermöglichen, welche in der Regel nicht mehr von derselben Lehrperson angeboten werden. Den Schüler/innen sollen die e einen Überblick über den minimal zu lernenden Stoff im Grundlagenfach Chemie geben, egal bei welcher Lehrperson der Unterricht besucht wird. Repetenten/innen wird der Übergang von einer in die andere Klasse dadurch erleichtert. Andere Fachschaften der Kantonsschule Enge wissen anhand der e und des Lehrplanes, auf welches Grundwissen in Chemie sie sich in welcher Stufe stützen können. Dies fördert die Interdisziplinarität an der Schule und die Kommunikation zwischen den Fachschaften. Lehrfreiheit erhalten Qualität sicherstellen Die e sind kapitelweise durchnummeriert und in verbindlich (Wichtigkeit ) und unverbindlich (Wichtigkeit ) eingeteilt. Die e mit der Wichtigkeit sind für alle Lehrer/innen aller Klassen beider MAR-Profile verbindlich und müssen im Grundlagenfach Chemie erreicht werden. Sie stellen die Minimal-e dar und sollen von den verschiedenen Lehrpersonen nach Belieben mit weiteren en ergänzt werden. So werden Lehrfreiheit und Erreichung von minimalen en gleichermaßen sichergestellt. Die Reihenfolge der e entspricht den gängigen Lehrbüchern; ist aber nur ein Vorschlag. Der Lehrplan der Kantonsschule Enge gibt die Reihenfolge der Stoffinhalte vor. Die Lehrer/innen der Wahlkurse gehen davon aus, dass alle Schüler/innen -egal aus welcher MAR-Klasse- die e erreicht haben. Die Lehrer/innen können sich also bei der Planung der Wahlkurse auf die e der Wichtigkeit stützen und auf diesen en aufbauen. Die unverbindlichen e können nicht vorausgesetzt werden. --

3 . EINFÜHRUNG Sie wissen, was Chemie ist und können beschreiben, womit sich Chemiker befassen und welche Ziele sie haben. Sie können die Chemie von den anderen Naturwissenschaften abgrenzen. Definition der Chemie, Materie, Stoff Chemie, Physik, Biologie 3 Sie können die Worte Experiment, Theorie, Hypothese, Fragestellung in einen Zusammenhang bringen. Experiment, Theorie, Hypothese, Interpretation, Diskussion 4 Sie können chemische von physikalischen Vorgängen unterscheiden. Chemische Reaktion, physikalischer Prozess 5 Sie können die Begriffe Reaktionsenergie, endotherm, exotherm und Aktivierungsenergie definieren, an Beispielen erläutern und den energetischen Verlauf einer Reaktion in einem Diagramm aufzeichnen. Energiediagramm, endotherm, exotherm, Reaktionsenergie, Aktivierungsenergie,. REINSTOFFE UND GEMISCHE Sie wissen, was man unter einem naturwissenschaftlichen Modell versteht. Modell, Modell-Ebene vs. Wirklichkeits-/ Realitäts-Ebene Sie kennen das Teilchenmodell der Materie. Sie können damit verschiedene Phänomene der Realität erklären. Teilchenmodell, Kleinste Teilchen 3 Sie kennen die Bewegung der Teilchen und können den qualitativen Zusammenhang zwischen Geschwindigkeit, Temperatur und Masse der Teilchen erklären. Brown sche Bewegung (Teilchen- Bewegung) 4 Sie kennen den absoluten Temperaturnullpunkt und können Kelvin in C umwandeln. Kelvin, Absoluter Temperaturnullpunkt 5 Sie können Gemische einteilen, bezeichnen und Beispiele nennen. Reinstoff, Gemische, heterogen, homogen, Emulsion, Suspension, Gemenge, Legierung, Aerosol, Schaum, Nebel, Rauch, Lösung, Phase -3-

4 6 Sie können die verschiedenen Fraktionierungsmethoden beschreiben, Beispiele nennen und für gegebene Gemische anwenden. Fraktionierungsmethode, Sedimentation, Dekantieren, Zentrifugation, Filtration, Extraktion, Destillation, Chromatographie, Adsorption 7 Sie können die Aggregatszustände mit ihren Merkmalen beschreiben, die Übergänge nennen und an Beispielen erläutern. Verdunsten, Verdampfen/Sieden, Kondensieren, Erstarren, Schmelzen, Sublimieren, Resublimieren, Siedepunkt, Schmelzpunkt 8 Sie können den Temperaturverlauf beim Erwärmen eines Stoffes beschreiben und die Gründe für diesen Verlauf nennen. Verdunstungskälte/Verdampfungswärme, Schmelzwärme, Wärmekapazität 9 Sie kennen das Phänomen der Verdunstungskälte können es an Beispielen verdeutlichen. 0 Sie können die Vorgänge der Wärmeleitung erklären und an Beispielen erörtern. Verdunstungskälte Wärmeleitfähigkeit Sie kennen die spezifischen Eigenschaften der Reinstoffe. Härte, Duktilität, Löslichkeit, Dichte, Siedepunkt, Schmelzpunkt, Sie kennen die Definition der Dichte und können damit Berechnungen ausführen. 3 Sie kennen die Bedingungen und Abhängigkeiten der Löslichkeit und können die Kenntnisse auf konkrete Probleme anwenden. Dichte Löslichkeit 4 Sie können Konzentrationen in 3 verschiedenen Arten angeben. 5 Sie können die 5 Stoffklassen, in welche die reinen Stoffe eingeteilt werden, mit ihren typischen Eigenschaften nennen und Beispiele dazu geben. 6 Sie kennen die Bedeutung der Begriffe Element, Verbindung, Analyse und Synthese und können sie auf konkrete Reaktionen anwenden. Molare Konzentration, Massenprozent, Volumenprozent, Massenkonzentration Flüchtige Stoffe, salzartige Stoffe, metallische Stoffe, hochmolekulare Stoffe, diamantartige Stoffe Element, Elementarstoff, Verbindung, Analyse, Synthese, Edukt, Produkt, Reaktionspfeil 7 Sie wissen die Abkürzungen der wichtigsten Elemente auswendig. 8 Sie können die Unterschiede zwischen einem Gemisch und einer Verbindung nennen und an einem Beispiel erläutern. Elementsymbol Verbindung 9 Sie können die ungefähre Zusammensetzung der Luft angeben. Stickstoff, Sauerstoff, Kohlendioxid, Edelgase -4-

5 3. REAKTIONSGLEICHUNGEN UND STÖCHIOMETRIE Sie können die Masse von Teilchen in den Einheiten u und g ermitteln. Atommasseneinheit/Atomare Masseneinheit u, relative Masse (in u), absolute Masse m (in g) Sie können die Teilchenzahl von Stoffmengen und bei gegebener Teilchenzahl die Stoffmenge berechnen. 3 Sie können anhand der chemischen Formel eines Stoffes dessen molare Masse M bestimmen. 4 Sie kennen die Umrechnungsformel n = m / M, und wissen, wofür sie gebraucht wird und können sie anwenden. das Mol, Avogadro sche Zahl, Stoffmenge (in mol) Chemische Formel, Summenformel, das Mol, molare Masse M (g/mol) Summenformel, absolute Masse m (in g), Stoffmenge (in mol), molare Masse M 5 Sie können die Gewichtszusammensetzung (in Gramm oder in Prozent) von Verbindungen berechnen oder umgekehrt aus der Gewichtszusammensetzung die Summenformel der Verbindungen bestimmen. Summenformel 6 Sie kennen den Satz von Avogadro. Stoffmenge (in mol), Volumen 7 Sie kennen das molare Volumen von idealen Gasen bei T = 73.5 K und bei T = 98.5 K. Sie können damit das Volumen einer bestimmten Gasmenge oder bei gegebenem Volumen die Gasmenge (in mol) berechnen. das Mol, Stoffmenge (in mol),volumen (L, m 3 ), molares Volumen (L/mol) 8 Sie kennen die Formel für die Berechnung der Konzentration von Lösungen (Molarität) und können damit Konzentrationen, Stoffmengen oder Volumina berechnen. 9 Sie kennen die Konzentrationsangaben g/l (Massenkonzentration) und % (Massenprozent) und können damit Berechnungen ausführen. Molare Konzentration, Molarität Massenkonzentration, Massenprozent 0 Sie können mit den chemischen Formeln der Stoffe korrekte Reaktionsgleichungen (mit möglichst kleinen, ganzen Zahlen und der korrekten Angabe der Aggregatzustände) aufschreiben. Chemische Formel, Reaktionsgleichung, Reaktionspfeil, Edukt, Produkt, stöchiometrischer Koeffizient Sie wissen, welche Stoffe bei einer Verbrennungsreaktion miteinander reagieren. Sie wissen, welche Produkte bei der Verbrennung von Stoffen, deren kleinste Teilchen C-, H- und O-Atome enthalten, entstehen. Verbrennung, Brennstoffe, Produkt -5-

6 Sie können auf Modellebene erklären, weshalb bei einer chemischen Reaktion in einem geschlossenen System die Masse nicht verändert wird. Satz von der Erhaltung der Masse 3 Sie können die Stoffmengen (in mol), Massen, Volumen und Konzentrationen der an einer Reaktion beteiligten Stoffe berechnen. absolute Masse m (in g), Stoffmenge (in mol), Konzentration, Volumen, molares Volumen 4. PERIODENSYSTEM Sie können den Zusammenhang zwischen den chemischen Eigenschaften der Elementarstoffe und dem Aufbau des PSE erklären. Periodensystem der Elemente, Ordnungszahl, Elementsymbol, Periode, Gruppe, Hauptgruppe, Nebengruppe, Übergangsmetalle, Metalle, Halbmetalle, Nichtmetalle, Edelgase, Alkalimetalle, Erdalkalimetalle, Halogene Sie können den Zusammenhang zwischen dem Atombau und dem Aufbau des PSE erklären. Periodensystem der Elemente, Atombau, Periode, Gruppe 3 Sie können die Symbole und Namen der 0 wichtigsten Elemente des PSE auswendig. Element, Elementsymbol 4 Sie kennen die Definition der Atommasseneinheit u. Atommasse, Atommasseneinheit/Atomare Masseneinheit u 5 Sie können beschreiben, wie man die Masse von Teilchen (z.b. Atomen) bestimmen kann. 6 Sie können beschreiben, wie die im PSE angegebenen mittleren Atommassen zustande kommen. Massenspektrometer Atommasse, Häufigkeit der Isotope 7 Sie können die Regelmässigkeiten im PSE nennen und erklären. Valenzschale, Valenzelektronen, Rumpfladung, Atomradius, Ionenradius vs. Atomradius, Ionisierungsenergie Elektronegativiät, Metallcharakter -6-

7 5. ATOMBAU Sie können die Unterschiede zwischen den drei Modellen (Teilchen-, Kern-Hülle- und Schalen-Modell) beschreiben Modell, Teilchen-, Kern-Hülle-, Schalenmodell, Sie können je 3 Naturphänomene aufzählen, welche mit den drei Modellen (Teilchen-, Kern-Hülle- und Schalen-Modell) erklärt werden können und je zwei, bei welchen sie an ihre Grenzen gelangen Teilchen-, Kern-Hülle-, Schalenmodell 3 Sie können den Inhalt des Coulombgesetzes erklären Elektrostatische Ladung, Coulombgesetz, Kation, Anion, Ion 4 Sie kennen die Elementarteilchen und wissen, welche Ladung diese aufweisen Proton, Elektron, Neutron 5 Sie kennen die Grössenordnung der Grösse der Elementarteilchen Elementarteilchen, Proton, Elektron, Neutron, Nukleon 6 Sie kennen die wichtigsten in der Chemie relevanten kleinsten Teilchen 7 Sie wissen, wie ein Atom gemäss Kern-Hüllemodell aufgebaut ist. Sie können mit Hilfe des PSEs angeben, wie viele Elektronen, Protonen und Neutronen eine Atomsorte oder ein Ion hat Atom, Molekül, Ion Kern, Hülle, Isotop 8 Mischelement, Reinelement, Nuklid, Massenzahl, Kernladungszahl 9 Sie wissen, wie die im PSE angegebenen Massen zustande gekommen sind 0 Sie können erklären, was man unter Radioaktivität versteht und kennen die 3 Typen radioaktiver Strahlung Atommasse, Massendefekt Radioaktivität, Halbwertszeit Sie wissen, wie ein Atom gemäss Schalenmodell aufgebaut ist Kernenergie, Strahlenbelastung, alpha, beta, gamma-strahlung, Nuklide, Massendefekt Schalen, Valenzelektronen, Valenzschale, Atomrumpf, Rumpfladung 3 Sie können mit Hilfe des PSEs die Hülle eines Atoms gemäss Schalenmodell im Grundzustand zeichnen Grundzustand -7-

8 4 Sie verstehen die Schreibweise der Elektronenkonfiguration (=Anordnung der Elektronen in der Hülle) 5 Sie können erklären, weshalb bei gewissen Atomsorten die erste Ionisierungsenergie höher ist als bei anderen. 6 Sie können die Flammenfarben erklären, d.h. warum verschiedene Metallatomsorten in der Bunsenbrennerflamme verschiedene typische Farben zeigen. Elektronenkonfiguration, Energieniveaus, Haupt-, Neben-, Unterschalen Ionisierungsenergie, Energieniveaus der Elektronen Elektromagnetische Strahlung, Wellenlänge bzw. Frequenz, Flammenfarben, Anregungsenergie, Grundzustand, angeregter Zustand 7 Sie wissen, wie ein Linienspektrum zustande kommt Linienspektrum 8 Sie können gewisse Regelmässigkeiten im PSE erkennen und mit dem Schalenmodell erklären (ohne Übergangsmetalle). Rumpfladung, Metallcharakter, Atomradius 9 Sie können erklären, weshalb die Elektronegativität der Atome im PSE verändert Elektronegativität 0 Sie können das Kugelwolkenmodell der Valenzschale von Elementen zeichnen und die Besetzung der Wolken mit Hilfe der Lewisschreibweise notieren. einfach und doppelt besetzte Kugelwolke, Lewis-Schreibweise (Punkt/Strich-Schreibweise) 6. ÜBERBLICK ÜBER DIE BINDUNGSTYPEN UND STOFFKLASSEN Sie können bei einer gegebenen Formel entscheiden, ob es sich um eine Salz-, eine Metall- oder eine Molekülformel handelt. Sie kennen die Bedeutung der Edelgas- bzw. Oktettregel. 3 Sie können erklären, was der Unterschied zwischen den 3 Typen chemischer Bindungen (Kovalenz-, Ionen-, Metallbindung) ist. Molekül, Salz, Ionenverbindung, Legierung Edelgasregel, Oktettregel, Edelgaszustand Ionenbindung, Metallbindung, Elektronenpaarbindung, kovalente Bindung, Atombindung -8-

9 7. IONENBINDUNGEN Sie können auf der Modellebene erklären, was bei einer Reaktion zwischen einem Metall und einem Nichtmetall geschieht und warum. Sie können dazu auch die korrekte Reaktionsgleichung aufstellen. Edelgasregel, Metallcharakter, Ion, Kation, Anion, Ionenverbindung, Salz, Ionenbindung, Ionengitter, Gitterenergie Sie kennen die Namen und Formeln der folgenden einatomigen Ionen auswendig oder können sie herleiten. Ion Fluorid, Chlorid, Bromid, Iodid, Oxid, Sulfid Hydrid, Nitrid, Phosphid, Carbid 3 Sie kennen die Namen und Formeln der folgenden mehratomigen Ionen auswendig oder können sie herleiten : mehratomige Ionen Hydroxid, Hydrogensulfid, Sulfat, Hydrogensulfat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat, Carbonat, Hydrogencarbonat, Nitrat, Acetat, Ammonium, Hydronium/Oxonium Permanganat, Chlorat Ausgehend von Anion und Kation können Sie die korrekte Verhältnisformel des Salzes aufstellen (und umgekehrt). Ausgehend von der Verhältnisformel des Salzes können Sie den korrekten Salznamen nach IUPAC ermitteln, und umgekehrt. Sie kennen bei Salznamen die Bedeutung der römischen Ziffer in Klammer hinter dem Metallnamen (z.b. Eisen(III)-oxid). Anion, Kation, Verhältnisformel Verhältnisformel = Salzformel 7 Sie kennen die Eigenschaften der Salze (hohe Smp. und Sdp. / Sprödigkeit / Löslichkeit / elektrische Leitfähigkeit) und können sie anhand des Aufbaus erklären. Sprödigkeit Kristallwasser 8 Sie können auf Modellebene erklären, was geschieht, wenn Salze in Wasser gelöst werden. Lösungsvorgang, Gitterenergie, Hydration/Hydratation, hydratisierte Ionen, aquatisiert, aq 9 Sie wissen, dass die Entropiezunahme und die Lösungswärme die treibende Kraft des Lösevorganges von Salzen ist. Entropie, Lösungswärme, Lösevorgang -9-

10 0 Sie können die Lösungsenergie berechnen. Lösungsenergie / Lösungs-enthalpie, Gitterenergie, Hydrationsenergie / Hydratationsenthalpie Sie wissen, dass Alkalimetall-, Ammonium- und Nitratsalze gut löslich sind. Sie wissen, dass Carbonatund Phosphatsalze schlecht löslich sind. Löslichkeit Sie können die Vorgänge bei einer Elektrolyse beschreiben. Elektrolyse 8. METALLBINDUNG Sie können den Aufbau von Metallen und Legierungen beschreiben. Metallgitter, Atomrumpf, Valenzelektronen, Elektronengas, Metallbindung, Legierung Sie können die Eigenschaften der Metalle (Duktilität, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit) aufgrund des Aufbaus erklären. 3 Sie können die im Vergleich zu den reinen Metallen unterschiedlichen Eigenschaften der Legierungen (Härte, elektrische Leitfähigkeit) erklären. Duktilität Legierung 9. KOVALENZBINDUNGEN UND MOLEKÜLE Sie können erklären, was geschieht, wenn sich Nichtmetallatome miteinander verbinden Nichtmetallatome, Bindungsenergie, Elektronenpaarbindung, Kovalenzbindung, bindendes Elektronenpaar, nichtbindendes Elektronenpaar Sie können erklären, was man unter den drei Faustregeln Bindigkeitsregel, Edelgasregel, Mehrfachbindungsregel versteht. Sie können sie anwenden. Bindigkeit, Edelgasregel, Oktettregel, Mehrfachbindungsregel -0-

11 3 Sie können korrekte Molekülformeln (Summenformeln) ohne Ladungstrennung in Lewisformeln zeichnen. Summenformel, Lewisformel, Mesomerie 4 Sie können erklären, was der Unterschied zwischen polaren und unpolaren Bindungen ist. polare, apolare Bindung, Polarität Elektronegativität 5 Sie können bestimmen, ob das Molekül ein Dipol ist oder nicht. Dipol 6 Sie können Reaktionsenergien mit Hilfe der Bindungsenergien abschätzen. Sie können die Reaktionswärme einer Verbrennungsreaktion anhand der Bindungsenergien berechnen 7 Sie können bei einer chemischen Reaktion erkennen, ob es sich um eine homolytische oder heterolytische Bindungsspaltung handelt Reaktionsenergie, Bindungsenergie, Bindungsenthalpie, Reaktionsenthalpie homolytische, heterolytische Bindungsspaltung 8 Sie können die räumliche Struktur von Molekülen mit Hilfe des Elektronenabstossungsmodell zeichnen 9 Sie können die räumliche Struktur von Molekülen und die ungefähren Bindungs-Winkel angeben 0 Sie kennen den Unterschied zwischen Kovalenzbindungen und zwischenmolekularen Kräften Elektronenabstossungsmodell Keil/Strich-Schreibweise ZMK Sie kennen die Wasserstoffbrücken, Dipol-Dipol-Kraft und die Van der Waals-Kraft und können erklären, zwischen welchen Molekülen sie wirken. Dipol-Dipol-Kraft, van der Waals-Kraft, Wasserstoffbrücke, aktive, passive Stelle, induzierter Dipol, temporärer Dipol Gegeben sind zwei Stoffe. Sie können aufgrund der Lewisformel ihrer kleinsten Teilchen bestimmen und begründen, welcher Stoff einen höheren Siedepunkt hat 3 Gegeben sind zwei Stoffe. Sie können aufgrund der Lewisformel ihrer kleinsten Teilchen bestimmen und begründen, welcher der beiden Stoffe homogen mit Wasser mischbar ist ZMK lipophil, hydrophil 4 Sie können die Anomalie des Wassers erklären Anomalie des Wassers --

12 0. ORGANISCHE CHEMIE Sie wissen, was man unter der organischen Chemie versteht und können organische von anorganischen Stoffen unterscheiden. organisch, anorganisch Sie wissen, welche C-Verbindungen nicht zur organischen Chemie gezählt werden. Kohlenstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlensäure, Hxdrogencarbonate, Carbonate 3 Sie kennen drei Gründe für die Sonderstellung des C- Atoms in der Chemie. 4 Ausgehend von der Lewis-Formel einer org. Verbindung können Sie eine Skelett-Formel zeichnen (und umgekehrt). 5 Ausgehend von der Skelett-Formel einer org. Verbindung können Sie die Summenformel ermitteln. 6 Sie können erklären, was man unter Konformation eines Moleküls versteht. Skelett-Formel Summenformel Konformations-Isomerie, Konformere 7 Sie kennen die Definition der Isomerie. Isomerie 8 Sie können aufgrund der Summenformel alle möglichen Lewis- und Skelett-Formeln zeichnen. Summenformel, Lewis-Formel, Skelettformel 9 Sie kennen die Definition der Konstitutions-Isomerie. Konstitutions-Isomerie 0 Sie wissen, was man unter Mesomerie und Grenzformeln versteht. Mesomere Grenzformeln, konjugierte Doppelbindungen Sie wissen, was man unter Konfigurations-Isomerie versteht. Sie können erklären, was man unter E/Z- bzw. cis/trans-isomerie versteht und kennen die Regeln, anhand derer entschieden werden kann, ob die Reste in E- oder Z- bzw. cis- oder trans-stellung stehen. Konfigurations-Isomerie E/Z-Isomerie / cis/trans-isomerie 3 Sie wissen, was man unter der Spiegelbild-Isomerie und dem Begriff chirales C versteht und können diese an Molekülen identifizieren. Spiegelbild-Isomerie, chirales C, chirale Verbindung, Enantiomere 4 Sie kennen die Namen der ersten 0 unverzweigten Alkane. Alkane, homologe Reihe --

13 5 Sie wissen, dass man Kohlenwasserstoff- Verbindungen nach verschiedenen Kriterien einteilen kann. Einer Kohlenwasserstoff-Verbindung, deren Skelett- oder Lewis-Formel gegeben ist, können Sie die zutreffenden Begriffe aus dem zuordnen. 6 Sie wissen, wie die fraktionierende Destillation von Erdöl funktioniert.. aliphatisch, alicyklisch, aromatisch oder. gesättigt (Alkane), ungesättigt (Alkene, Alkine, Arene) Fraktionierende Destillation, Erdöl 7 Sie kennen das Prinzip des Crackens und des Reformierens. Cracken, Reformieren, Octanzahl 8 Sie können die Skelett-Formel eines mehrfachverzweigten Kohlenwasserstoffs zeichnen, dessen IUPAC-Namen gegeben ist (und umgekehrt). Stammname, Seitenketten (Reste), Endung yl, Zählwörter (di, tri, tetra, penta), Nummerierung, alphabetische Reihenfolge 9 Sie kennen mindestens zwei physikalische und chemische Eigenschaften der Alkane. Die Eigenschaften können Sie auf Modell-Ebene erklären. Schmelz- und Siedepunkt, Löslichkeit, Reaktionsträgheit, Beständigkeit, Brennbarkeit, 0 Sie wissen, weshalb in der organischen Chemie der Begriff funktionelle Gruppe eingeführt wurde, kennen davon mindestens vier (Formel, Name, Funktionelle Gruppe, Verbindungsklasse) und können diese in einem Molekül identifizieren. Funktionelle Gruppen: C=C-Bindung, C C-Bindung, Hydroxylund Carboxyl-Gruppe Verbindungsklassen: Alkene, Alkine, Alkohole, Carbonsäuren, Ester Sie kennen mindestens 8 zusätzliche funktionelle Gruppen und Verbindungsklassen (Formel, Name, Funktionelle Gruppe, Stoffklasse) und können diese in einem Molekül identifizieren. Funktionelle Gruppen: Halogen-, Aldehyd-, Keto-, Ester-, Amid-, Alkoxyl-, Amino-, Thiol-Gruppe Verbindungsklassen: Halogenkohlenwasserstoffe, Aldehyde, Ketone, (Carbonsäure-)Ester, (Carbonsäure-)Amide, Ether, Amine, Thiole Sie können die genauen Namen von Alkoholen, Carbonsäuren und Estern ermitteln und umgekehrt aufgrund eines Namens die Skelett-Formel des Moleküls zeichnen. 3 Sie können die physikalischen Eigenschaften der Alkohole, der Carbonsäuren und der Ester erklären und die Reaktionsgleichung von Veresterungen und Verseifungen notieren. Alkohole, Carbonsäuren, (Carbonsäure)Ester, Hydroxyl-, Carboxyl-, Ester-Gruppe, Skelett-Formel Alkohole, Carbonsäuren, (Carbonsäure)Ester, Veresterung, Verseifung 4 Sie können Fettmoleküle (Skelett- oder Lewis-Formel) erkennen. 5 Sie können Kohlenhydratmoleküle (Skelett- oder Lewis-Formel) erkennen. Fettmolekül, Ester Kohlenhydratmolekül -3-

14 . VERLAUF CHEMISCHER REAKTIONEN (RG und GGW) Sie können den energetischen Verlauf einer Reaktion in einem Energiediagramm darstellen Aktivierungsenergie, Reaktionsenergie, Reaktionskoordinate Reaktionsenthalpie, exotherm, endotherm, Energiediagramm 3 Sie kennen auf Realitätsebene 4 Möglichkeiten, wie man die Reaktionsgeschwindigkeit erhöhen kann und können sie auf Modellebene begründen RGT- Regel, Zerteilungsgrad, Katalysator, Konzentration, Reaktionsgeschwindigkeit, wirksamer Zusammenstoss, Reaktionsmechanismus, Aktivierungsenergie, thermische Bewegung 4 Sie können die Funktionsweise eines Katalysators und seinen Einfluss auf die Gleichgewichtslage erklären Katalysator Sie können die Funktionsweise von Enzymen und eines Autoabgas-Katalysators erklären Autoabgaskatalysator, Enzyme 5 Sie können auf Modellebene erklären, weshalb sich nach einer gewissen mehr oder weniger langen Zeit ein dynamisches Gleichgewicht einstellt und können Konzentrations- und Geschwindigkeitsverlauf graphisch darstellen Dynamisches Gleichgewicht, Hin- und Rückreaktion, offenes und geschlossenes System abgeschlossenes System 6 Sie wissen: jede Reaktion hat bei einer bestimmten Temperatur eine ganz bestimmte generelle Gleichgewichtslage. Die Gleichgewichtskonstante K ist für diese Reaktion bei dieser Temperatur immer gleich gross. Gleichgewichtslage, Gleichgewichtskonstante 7 Gibbs-Energie, Gleichgewichtslage, spontan/freiwillig ablaufende Reaktion 8 Sie können für gegebene Reaktionen das Massenwirkungsgesetz formulieren und Berechnungen anstellen Massenwirkungsgesetz, Gleichgewichtskonstante 9 0 Sie können für einfache Reaktionen bestimmen, ob die Unordnung (Entropie) während der Hinreaktion zuoder abnimmt, d.h. ob DS positiv oder negativ ist. Sie können die Messung der Reaktionsenthalpie beschreiben Unordnung, Entropie Reaktionsenthalpie, Kalorimeter -4-

15 Sie können Reaktionsenthalpien mit Hilfe von Standardbildungsenthalpien berechnen und mit Hilfe von Bindungsenthalpien abschätzen Standardbildungsenthalpie, Bindungsenthalpie Sie können Lösungsenergien mit Hilfe von Gitter- und Hydratationsenthalpien berechnen Lösungswärme, Gitterenthalpie, Hydratationsenthalpie 3 Sie können das Prinzip von Le Chatelier anwenden. Prinzip von Le Chatelier, "Flucht vor dem Zwang" 4 Sie können erklären, unter welchen Bedingungen am meisten Ammoniak gebildet wird. S/B-REAKTIONEN Sie können erklären, was man unter einer sauren oder einer basischen Lösung versteht im Gegensatz zu einer Säure oder Base. Säure, Base, saure Lösung, basische Lösung, Hydroxid-Ion, Oxonium- / Hydronium- / Hydroxonium-Ion Sie können die Voraussetzungen nennen, damit ein Teilchen als Säure oder als Base wirken kann und anhand der Lewis-Formel eines Teilchens beurteilen, ob es sich dabei um eine potentielle Base oder eine potentielle Säure oder einen Ampholyten handelt. Säure, Base, Ampholyt 3 Sie kennen die Namen und Formeln der wichtigsten Säuren und Basen auswendig. Ammoniak, Chlorwasserstoff, Ameisensäure, Essigsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Kohlensäure Mehrprotonige Säure bzw. Base 4 5 Sie kennen die Namen und Formeln der wichtigsten sauren und basischen Lösungen und können die Formeln der darin vorkommenden Teilchen nennen. Sie können für eine gegebene Reaktion entscheiden und anhand der Formeln begründen, ob es sich um eine Säure/Base-Reaktion handelt oder nicht. Salzsäure, Natronlauge, Kalilauge Säure/Base-Reaktion, Protolyse 6 Sie können bei Vorgabe einer Säure und einer Base die Säure/Base-Reaktion aufschreiben und die Begriffe des s zuordnen. Säure, Base, konjugierte/korrespondierende Säure bzw. Base, Säure/Base-Paar 7 Sie können in Worten beschreiben und mit Lewis- Formeln aufzeichnen, was bei der Reaktion einer Säure mit einer Base genau geschieht. Lewis-Formel, Reaktionsmechanismus -5-

16 8 Sie können erklären, nach welchem Prinzip die Säuren und Basen in der Säure/Base-Reihe angeordnet sind. Säure/Base-Reihe, Schwache Säure bzw. Base, Säurestärke, pk S 9 Sie können anhand der Säure/Base-Reihe entscheiden, welche Teilchen miteinander reagieren und die Lage des sich einstellenden Gleichgewichtes beurteilen. Säure/Base-Reihe, Gleichgewicht 0 Sie können die Entstehung des sauren Regens und dessen Folgen beschreiben. Sie wissen, wie Kohlensäure entsteht und weiterreagieren kann. Saurer Regen, Schwefeldioxid, Stickoxide, Chlorwasserstoff, Salpetersäure, Schwefelsäure Kohlensäure, Hydrogencarbonat, Carbonat, Kalk(kreislauf) Sie können die Methoden zur ph-messung nennen und je zwei Vorteile und Nachteile nennen. 3 Sie kennen die ph-skala und können den sauren, den basischen und den neutralen Bereich nennen. ph, ph-meter, Indikator, Indikatorpapier ph-skala 4 Sie kennen die Autoprotolyse des Wassers und die Definition des ph-wertes. Autoprotolyse, ph-wert, Ionenprodukt des Wassers 5 Sie können bei gegebener Konzentration den ph-wert der Lösungen von starken Säuren und Basen berechnen, und umgekehrt. ph, Ionenprodukt des Wassers, Konzentration 6 Für einen gegebenen Stoff können Sie entscheiden und begründen, ob seine Lösung in Wasser sauer oder basisch ist. 7 Sie kennen die Bedeutung des Protolysegrades und können mit den Formeln rechnen. Protolysegrad 8 Sie können bei gegebener Konzentration den ph-wert der Lösungen von schwachen Säuren und Basen berechnen, und umgekehrt. ph, Konzentration, schwache Säure bzw. Base 9 Sie wissen, was man unter einer Neutralisation versteht. 0 Sie können die Bedeutung und Durchführung einer Titration beschreiben. Sie können die Resultate einer Titration quantitativ auswerten. Neutralisation Titration, Äquivalenzpunkt Titration, Äquivalenzpunkt Sie können erklären, was eine gepufferte Lösung ist. Puffer/Pufferlösung -6-

17 3 Sie können bei verlangtem ph-wert passende Puffergemische nennen. 4 Sie können die Wirkungsweise eines Puffers allgemein und mit Reaktionsgleichungen erklären. ph, pk S 5 Sie können eine Pufferkurve zeichnen. Puffergebiet, Pufferkapazität, pk S 6 Sie können den ph-wert einer Pufferlösung berechnen und umgekehrt bei verlangtem ph-wert die genaue Zusammensetzung des Puffers ermitteln. Puffergleichung, ph, Konzentration 3. REDOXREAKTIONEN Sie kennen die Analogien zwischen S/B- Reaktionen und Redoxreaktionen. Sie können auf Teilchen-Ebene erklären, was während einer Oxidation und Reduktion passiert. 3 Für eine gegebene Redoxreaktion können Sie die Oxidations- und Reduktionsmittel ermitteln. Redoxreaktion Oxidation, Reduktion, Elektron Oxidationsmittel, Reduktionsmittel 4 Sie können erklären, nach welchem Prinzip die Halbreaktionen in der Redoxreihe angeordnet sind. Halbreaktion, edel/unedel, Redoxreihe (Spannungsreihe), Halbreaktion, (Standard-) Reduktionspotential 5 Sie können mit Hilfe der Redoxreihe voraussagen, welche Stoffe spontan in einer Redoxreaktion miteinander reagieren und welche Reaktionsprodukte entstehen. Gleichgewichtslage, spontane Reaktion, 6 Sie können für gegebene Redoxreaktionen die Gleichungen für die Halbreaktionen (Oxidation und Reduktion), die Ionengleichung und schließlich die Stoffgleichung mit Angabe der (Aggregats-) Zustände der Reaktanden ((g), (l), (s), (aq)) angeben. 7 Sie können den Begriff der Elektrolyse und dessen Zweck erklären. 8 Sie können die elektrolytische Aluminiumgewinnung beschreiben und erklären, warum die Produktion von primärem Aluminium viel mehr Energie erfordert als Halbreaktionen (Oxidation, Reduktion) Ionengleichung, Stoffgleichung (mit/ohne Zuschauer ) Elektrolyse, Elektrolyt, Anode ( -Pol), Kathode ( -Pol), Spannung Aluminiumherstellung, Bauxit, Aluminiumoxid, Kryolith, Alu-Recycling -7-

18 das Aluminiumrecycling. 9 Sie kennen die Definition und den Zweck der Oxidationszahl. 0 Sie können die Oxidationszahl von Atomen in einfachen Molekülen und Ionen bestimmen. Oxidationszahl Oxidationszahl, Elektronegativität Sie können für eine gegebene Reaktionsgleichung entscheiden und anhand der Formeln bzw. Oxidationszahlen begründen, ob es sich um eine Redoxreaktion handelt. Sie können ein funktionierendes galvanisches Element zeichnen, beschriften und dazu Gleichungen für Halbreaktionen, Ionengleichung und schließlich die Stoffgleichung mit Angaben zum (Aggregat-) Zustand der Reaktanden ((g), (l), (s), (aq)) angeben. 3 Sie können mit Hilfe der Redoxreihe die erwartete Spannung eines gegebenen galvanischen Elements berechnen. Umgekehrt können Sie zu einer gegebenen Spannung ein passendes galvanisches Element vorschlagen. 4 Sie können die korrekten Bezeichnungen von 3 kommerziell erhältlichen, nicht wiederaufladbaren Batterietypen aufzählen und deren Oxidations- bzw. Reduktionsmittel nennen. Sie kennen ebenfalls deren Vor- und Nachteile. Oxidationszahl, Oxidationsmittel, Reduktionsmittel Galvanisches Element, Halbzelle, Batterie, Anode ( -Pol), Kathode ( -Pol), Elektrolyt, Diaphragma/ Ionen- bzw. Elektrolytbrücke, Spannung, Strom Redoxreihe (Spannungsreihe), Halbreaktion, (Standard-) Reduktionspotential Zink-Kohle-Batterie (=Leclanché- Batterie), Alkali-Mangan-Batterie (Alkaline), Zink-Luft-Knopfzelle, Zink- Silberoxid-Knopfzelle, Lithium-Mangan- Batterie 5 Sie können erklären, worin sich ein Akkumulator oder eine Brennstoffzelle von einer nicht wiederaufladbaren Batterie unterscheidet. Akkumulator, Brennstoffzelle 6 Sie können die Bezeichnungen von 3 kommerziell erhältlichen, Akkumulatoren (d.h. wiederaufladbaren Batterien) aufzählen und deren Oxidations- bzw. Reduktionsmittel nennen. Bleiakkumulator (Autobatterie), Nickel- Cadmium-Akkumulator (NiCd), Nickel- Metallhydrid-Akkumulator (NiMH), Lithium-Ion-Akkumulator (Li-Ion), Lithium- Polymer-Akkumulator (LiPoly, LiPo) Fehler! Textmarke nicht definiert. 7 Sie können die Prozesse Korrosion im Allgemeinen und Rosten im Speziellen erklären. 8 Sie kennen Methoden, wie man metallische Materialien vor Korrosion schützen kann Rosten, Korrosion Opferanode, Lokalelement, Korrosionsschutz -8-

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