MSMG Chemie Jahrgangsstufe 10 (EP)

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1 MSMG Chemie Jahrgangsstufe 10 (EP) Leitthema: Ablauf und Steuerung chemischer Reaktionen in Natur und Technik Themenfelder Reaktionsfolge aus der organischen Chemie: Vom Alkohol zum Aromastoff Ein technischer Prozess: Ammoniak-Synthese nach Estergleichgewicht Stoffklasse OC: Alkane (Wdh.) Alkanole Alkanale Alkansäuren Ester Reaktionen: alkoholische Gärung Oxidation Reduktion Veresterung Nachweisreaktionen: Fehling Silberspiegel Verfahren: Destillation Best. von D., Sdp. u. M, Elementaranalyse, Gaschromatographie Gleichgewicht der Esterbildung und Esterspaltung als Überleitung IR-Spektroskopie zum Nachweis aller Komponenten im Estergleichgewicht Chemisches Gleichgewicht Massenwirkungsgesetz Ammoniak-Synthese in Labor, Industrie und Simulation chemische Kenntnisse über Stoffklassen, Reaktionen, Nachweisreaktionen und Laborverfahren experimentelles Arbeiten unter Einhaltung der Sicherheitsbestimmungen Darstellung von Molekülstrukturen mit Hilfe des PC (Rasmol, ChemSketch) Kenntnisse über das chemische Gleichgewicht Kenntnisse über moderne physikalische Verfahren zum Nachweis von Stoffen und Stoffgruppen Deduktion einer Gesetzmäßigkeit aus plausiblen Annahmen Technische Verfahrensabläufe verstehen selbständiges Arbeiten fächerübergreifende Aspekte Planen und Durchführen von Versuchen Literaturrecherche Internetrecherche Verfassen von Protokollen BI: Biotechnologie, Enzyme, Drogen SW: Sucht und Gesellschaft D: P. Süskind: Das Parfüm s. o. vorhandene PC-Kenntnisse einsetzen und erweitern (Simulation chemischer Reaktionen in Excel) PH: Geschwindigkeitsbegriff BI, EK: Düngung, Ernährung GE, PL: Ambivalenz wiss. Forschung (Haber)

2 MSMG Chemie Jahrgangsstufe 10 (EP) Themenfelder C Stoffkreislauf in Natur und Umwelt: Kohlenstoffdioxid-Carbonat- Kreislauf Stickstoffkreislauf (ergänzend, falls in themenverschiedenen Gruppen gearbeitet wird) CO 2 -Kreislauf Fotosynthese und Atmung/Verbrennung Chemische Fixierung von C und CO 2 in Senken organisch und anorganisch gebundener Kohlenstoff (fossile Brennstoffe und Kalk) Störung des dynamischen Gleichgewichts durch antropogene CO 2 -Emision, Treibhauseffekt Kalkbrennen nachwachsende Rohstoffe: Rapsölmethylester organische und anorganische Stickstoff-Fixierung erworbene Kenntnisse mit neuen verbinden Querverbindungen zu anderen Fächern herstellen Umweltrelevanz industrieller Produktion verstehen selbständiges Arbeiten fächerübergreifende Aspekte s. o. BI: Fotosynthese, Atmung, Destruenten, Metabolisierung EK: physische Geografie: Meere, Gebirge, Gesteine, Lagerstätten; Atmosphäre, Klima PH: Wärmestrahlung, Absorption, elektromagnetisches Spektrum, Funkenentladung, Gewitter PK:/SW: Umweltgipfel Rio, Kyoto, Klimakonferenzen, IPCC sustainable development

3 MSMG Chemie Jahrgangsstufe 11 (Q1) Themenfelder A Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie in der Chemie B Reaktionswege zur Gewinnung von Stoffen in der organischen Chemie Leitthema: Chemie in Anwendung und Gesellschaft - Ionen, Elektrolyt, Redoxreaktionen (als integrierte Wiederholung) - Spannungsreihe, Standardelektrodenpotential - NERNST-Gleichung - Galvanische Elemente und Batterien - Batterien - Elektrolyse/Galvanik - Brennstoffzellen - Akkumulatoren - Lambdasonde - Synthesewege - Reaktionstypen: Addition, Substitution, Eliminierung - funktionelle Gruppen - Stoffklassen: Alkane, Alkene, Halogenalkane, Alkohole, Ketone, Aldehyde, Carbonsäuren, Ester, Fette (z. T. als integrierte Wiederholung) - vom Erdöl über Isobuten zum Methyl-tert.-butylether (MTBE) - Anwendung elektrochemischer Grundkenntnisse auf ein technisch bedeutsames Reaktionssystem - Herstellen von Beziehungen zwischen elektrochem. Reaktionen u. energetischen Aspekten - quantitatives Arbeiten - Experimente unter Einhaltung von Sicherheitsvorschriften durchführen - Herstellen von Umweltbezügen - Herstellen des Zusammenhanges von Struktur und Reaktionsverhalten - Verständnis von Reaktionsabläufen und Synthesewegen auf der Grundlage molekularer Strukturen - Anwendung symbolischer Darstellungsmethoden für Molekülstrukturen und Reaktionen - Anwendung präparativer Labormethoden - Kenntnis und Nutzung instrumenteller Methoden zur Stofftrennung und -analyse (GC, IR) - Experimente unter Einhaltung von Sicherheitsvorschriften durchführen selbständiges Arbeiten fächerübergreifende Aspekte themenverschiedene experim. Gruppenarbeiten (z.b. VOLTA-Säule, BAGDAD-Batterie, λ- Sonde, Brennstoffzelle, Galvanisieren) - Recherche durch Nutzung verschiedener Informationsquellen - experimentieren, messen, Messdaten erfassen, auswerten und darstellen - Präsentation von Unterrichtsergebnissen - Technik: Wasserstofftechnologie - PH: Elektrizität, Wirkungsgrad, Messtechnik, Fotovoltaik - GE: Geschichte der galvanischen Zelle und der Stromerzeugung - wie oben, hier insbesondere Nutzung der von der Uni Duisburg im Internet bereitgestellten Lernumgebung zur MTBE-Synthese - Technik: Verbrennungsmotoren Exkursion zum Chemiepark Marl industrielle MTBE-Synthese

4 MSMG Chemie Jahrgangsstufe 11(Q1) Themenfelder C Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung - Säure, Base, Neutralisation, Titration, MWG (z.t. als integrierte Wdh.) - Protolysen als - Gleichgewichtsreaktionen - Säure-Base-Begriff nach Brönsted - Autoprotolyse des Wassers und ph - Stärke von Säuren und Basen - Pufferwirkung und Puffersysteme - Titrationskurven - Leitfähigkeitstitration - Qualitative und quantitative Bestimmung von Säuren in Lebensmitteln oder Supermarktprodukten durch Titration - Donator-Akzeptor-Konzept verstehen und anwenden - Maßanalytische Verfahren kennen und anwenden - quantitatives Arbeiten - Fehlerbetrachtung und Beurteilung von Messergebnissen - Erfassen, darstellen und auswerten von Messdaten mit Hilfe des PC selbständiges Arbeiten fächerübergreifende Aspekte themenverschiedene experim. Gruppenarbeiten (z. B. Untersuchung eines Kalkreinigers, Zitronensäure in Zitronen, Phosphorsäure in Cola, Zitronensäure) - Planung, Durchführung und Ausführung quantitativer Experimente im Team zur Gehaltsbestimmung von Säuren in Lebensmitteln oder anderen Zubereitungen - BI: Puffersysteme im Blut, in Gewässern und Böden; Auswirkungen des sauren Regens - EK: Bodenuntersuchungen - ph: elektr. Widerstand und Leitfähigkeit

5 MSMG Chemie Jahrgangsstufe 12 (Q2) Leitthema: Chemische Forschung Erkenntnisse, Entwicklungen Produkte Theoriekonzept Das aromatische System Themenfeld F Farbstoffe und Farbigkeit Beispiele von Farbstoffen Chlorophyll, Indigo, ß-Carotin, Fluorescein, Lebensmittelfarbstoffe Struktur und Farbigkeit - Wechselwirkung Licht-Materie - Elektromagnetisches Spektrum - Lichtabsorption durch Moleküle - Lichtemission nach energetischer Anregung - Absorptions- und Emissionsspektren - delokalisierte π-elektronensysteme - HOMO-LUMO-Übergänge - Donatorà π-systemà Akzeptor als Modell für farbige Moleküle - 1. u. 2. Farbregel - Farbstoffklassen und -synthesen - Azofarbstoffe - Triphenylmethanfarbstoffe - Carbonylfarbstoffe - Indigo ein Farbstoff mit Geschichte entspr. der Vorgaben für das Zentralabitur Benzol und aromatische Verbindungen - Benzol u. d. aromatische System - Hückelregel - Orbitalmodell - Hybridisierung sp 3, sp 2 - σ-π-modell der Doppelbindung - Mesomerie und Delokalisation - mesomere Grenzformeln - S E -Reaktion mit σ- und π-komplex, Zweitsubstitution Beispiele für natürliche und künstliche Farbstoffe und farbige Verbindungen aus Natur und Technik kennen. Anwendung von Farbstoffen für Lebensmittel und Textilien unter gesundheitlichen Aspekten beurteilen können. Struktur und Farbigkeit organischer Moleküle auf der Grundlage der beiden Farbregeln beschreiben und erklären können: Ein System mit konjugierten Doppelbindungen absorbiert umso längerwellig, je größer deren Anzahl und umso besser der Bindungsausgleich ist. Synthesen von Farbstoffen beschreiben, erklären und durchführen können. Das Orbitalmodell in seinen Grundzügen kennen und zur Erklärung der besonderen Eigenschaften aromatischer Verbindungen und zur Voraussage der Lichtabsorption farbiger Verbindungen heranziehen können. Entwicklung und Anwendung von Farbstoffen und Färbeverfahren in technischen und wirtschaftlichen Kontexten beschreiben. selbständiges Arbeiten fächerübergreifende Aspekte Praktikum: physikalische und chemische Grundlagen der Farbigkeit - Durchführung physik.-chem. Experimente nach Anleitung, Protokollführung, ergänzende und vertiefende Recherche Gruppenarbeit zu Wahlthemen - (z. B. Geschichte der Farbstoffchemie, Fotometrie, UV-Oxidation, Weißtöner Farbstoffe und Färbeverfahren, Chemo-luminiszenz, Geschichte des Indigos, Farbigkeit von Komplexen, Farbstoffe als Indikatoren) mit Recherche, Planung u. Durchführung von Laborversuchen, Protokollierung, Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse - - PH: Licht, Spektrum, Farbmischung, Energie, Wellenmechanik, Potentialtopf, - Welle-Teilchen-Dualismus, Schrödinger-Gleichung - BI: Pflanzenfarbstoffe, Fotosynthese, Elektronentransportketten, - GE u. SW: Entwicklung der org. Chemie im 19. Jahrhundert; - IG-Farben, Geschichte des Waidanbaus, - KU - Farbmischung, Blaudruck, Pigmente, Malerfarben