/Bezüge Zuordnung Basiskonzepte: Energie (EN), Stoff-Teilchen (ST), Chemische Reaktion (CR) Struktur-Eigenschaft (SE) Fachmethoden

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1 Unterrichtseinheit und inhaltliche Konkretisierungen (Reihenfolge innerhalb des Hj. variabel) Biogas Was ist das? Methan als Hauptbestandteil von Biogas (Molekül-, Strukturformeln, Moleküleigenschaften) Theorie: Elektronenpaarbindung und Molekülaufbau Fachwissen / Fachbegriffe Kompetenzbereiche Bemerkungen /Bezüge Zuordnung Basiskonzepte: Energie (EN), Stoff-Teilchen (ST), Chemische Reaktion (CR) Struktur-Eigenschaft (SE) Schülerinnen und Schüler - beschreiben die stoffliche Zusammensetzung von Erd- und Biogas - beschreiben, dass organische Verbindungen Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atome enthalten - unterscheiden anorganische und organische Stoffe Lewis-Schreibweise (Strukturformel) dar Erklärung räumlicher Struktur Erdöl und Erdgas Struktur und Eigenschaften fossiler Energieträger Entstehung von - beschreiben die stoffliche Erdöl- und Erdgaslagerstätten, Förderung Erdöl- und Biogas Zusammensetzung von Erdgas, und Aufbereitung - beschreiben, dass organische (konventionelle Verbindungen Kohlenstoff- und Förderung, Fracking, Wasserstoff-Atome enthalten (ST) fraktionierte Destillation) Alkane bilden eine homologe Reihe, IUPAC- Nomenklatur, Isomerie, Darstellungsweisen für Moleküle Summenformel, Strukturformel (Lewis- Formel), Lewis-Schreibweise (Strukturformel) dar - erklären die Strukturisomerie organischer Moleküle (ST) Erkenntnisgewinnung & Fachmethoden Nachweis von Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen durch Nachweis von C- und H- Atomen durch - wenden Kenntnisse zur Stofftrennung auf frakt. Destillation an - beschreiben homologe Reihen bzgl. ihrer Gesetzmäßigkeit aus Summenformeln ab Seiten im Lehrbuch Kommunikation Bewertung/Reflexion Chemie heute - unterscheiden Stoffund Teilchenebene (ST) - diskutieren die Möglichkeiten und Grenzen von Modellen an technischer Prozesse an - diskutieren Grenzen und Möglichkeiten von Modellen Tafelwerken - verwenden verschied. Schreibweisen organischer Moleküle. - erörtern und bewerten Verfahren zur Nutzung und Verarbeitung von Erdöl, Erdgas und Biogas vor dem Hintergrund knapper werdender - erörtern und bewerten Verfahren zur Nutzung und Verarbeitung von Erdöl, Erdgas und Biogas vor dem Hintergrund knapper werdender - erkennen Tätigkeitsfelder im Umfeld der Petrochemie - Projekt Biogas (Herstellen von Biogas, Untersuchung von Biogas, Vergleich mit Erdgas) - Bezüge möglich zu Biologie und Erdkunde Projekt Gase im Tank (S. 32) 16/17 18/19 20/21 22/23 24/25 26/27 28/29 30/ /19 20/21

2 Halbstrukturformel, Keil- Strich-Formel, ggf. Skelettformel Stoffeigenschaften der Alkane (Vergleich der Siedetemperaturen, der Löslichkeit und der Viskosität von Alkanen, Van-der-Waals- Wechselwirkungen, temporäre Dipole) Trennung von Alkangemischen durch Gaschromatographie Alkane sind Brennstoffe, Chemie der Kraftstoffe (Entflammbarkeit, Oktanzahl, Zündgrenzen, Verbrennungsmotor, Klopfen) Cracken liefert weitere Kohlenwasserstoffe (Alkene: Struktur, Eigenschaften, cis-trans- Isomerie, Nomenklatur; Cycloalkane) Struktur und Eigenschaften der Halogenalkane, Elektronegativität, Polarität von Bindungen, FCKW. - unterscheiden zwischen primären, sekundären und tertiären C- Atomen (ST) - erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über zwischenmolekulare Wechselwirkungen (SE). - unterscheiden zwischen Hydrophilie und Lipophilie (SE). - beschreiben das Prinzip der Gaschromatografie (SE). - beschreiben die Verbrennung organischer Stoffe als chemische Reaktion (CR). - beschreiben, dass sich Stoffe bezgl. des Energiegehalts unterscheiden. - beschreiben den Energieaustausch mit der Umgebung bei Verbrennungsreaktionen und dass neue Stoffe mit einem niedrigeren Energiegehalt entstehen. - beschreiben das Cracken als Verfahren zur Herstellung von kurzkettigen u. ungesättigten KW. - unterscheiden anorganische und organische Stoffe Lewis-Schreibweise (Strukturformel) dar Nomenklatur zur Benennung organischer Moleküle an - nutzen Tabellen zu Siedetemperaturen (SE). - planen und führen Experimente zur Löslichkeit durch (SE). - verwenden geeignete zur Erklärung der Löslichkeit (SE). - erklären anhand zwischenmolekularer Wechselwirkungen das Funktionsprinzip der Gaschromatografie (GC). - nutzen die GC zur Stoff- Identifizierung in Stoffgemischen (SE). - beschreiben die Energieübertragung bei Verbrennungsmotoren (EN) - stellen den Energiegehalt von Edukten und Produkten in einem qualitativen Energiediagramm dar (EN). - stellen fachsprachlich den Zusammenhang zwischen Molekülstruktur und Stoffeigenschaft dar. (SE) Tafelwerken - verwenden verschiedene Schreibweisen organischer Moleküle. - erkennen die Bedeutung analytischer Verfahren in der Berufswelt (SE). - nutzen ihre Erkenntnisse zu zwischenmolekularen Wechselwirkungen zur Erklärung von Phänomenen in ihrer Lebenswelt (SE). - reflektieren den Begriff der Energieentwertung bei Verbrennungsreaktion en (EN). Projekt: Deepwater Horizon Fakultative Differenzierung: Energetische Betrachtung der Verbrennungsreaktion über Bindungsenthalpien (Vorbereitung der Energetik in der Q-Phase) Fakultative Diff. - Nachweis von Doppelbindungen (Bromwasser, Baeyer-Reagenz) - Radikalische Substitution als Beispiel für Reaktionsmechanismen 30/31 34/ /37 32/33 49/50 51/ /45 46/47

3 Fossile Energieträger in der Diskussion Berechnungen zum - nennen die Definition der Ausstoß und zur Bilanz Stoffmenge und unterscheiden von Kohlenstoffdioxid zwischen Stoffportion und Treibhauseffekt Stoffmenge (CR). (natürlich, anthropogen) - beschreiben den Stoffumsatz bei Photosmog, Feinstaubproblematik, Autoabgas- chemischen Reaktionen (CR). katalysator, Dieselpartikelfilter (alternativ nach dem Thema Alkanole, um Bioethanol und Biodiesel beurteilen zu können) - beschreiben die Energie- Übertragung bei technischer Prozesse - erörtern und bewerten Verfahren zur Nutzung und Verarbeitung von Erdöl, Erdgas & Biogas vor dem Hintergrund knapper werdender - reflektieren den Begriff Energieentwertung bei Diskussion um AdBlue ; Biokraftstoffe als ökologische und wirtschaftliche Alternative? Mögliche Bezüge zur Politik oder Biologie 39 40/41 42/43

4 Klasse 11: 2. Halbjahr Alkanole und weitere organische Sauerstoffverbindungen Unterrichtseinheit und inhaltliche Konkretisierungen (Reihenfolge innerhalb des Hj. variabel) Trinkalkohol Was ist das? Destillation von Obstwein, Prüfung der Brennbarkeit, Nachweis der Hydroxy-Gruppe, Bestimmung der Strukturformel von Ethanol (Qualitative Analyse, Nachweis der Hydroxy-Gruppe durch Reaktion mit Lithium) Struktur-Eigenschaftsbeziehungen am Beispiel des Ethanol-Moleküls (polare und unpolare Elektronenpaarbindung, Dipole, Elektronegativität) Physiologische Wirkung von Ethanol im Körper, Alkoholsucht, Berechnungen Blutalkoholgehalt, Abbauzeit, Methanolvergiftungen, Abbauwege / produkte für Ethanol u. Methanol Alkanole bilden eine homologe Reihe Weitere Alkanole; Hydroxy-Gruppe als funktionelle Gruppe, Strukturisomerie, Fachwissen / Fachbegriffe Kompetenzbereiche Bemerkungen /Bezüge Zuordnung Basiskonzepte: Energie (EN), Stoff-Teilchen (ST), Chemische Reaktion (CR) Struktur-Eigenschaft (SE) Schülerinnen und Schüler - unterscheiden die Stoffklassen der Alkane, Alkene und Alkanole anhand ihrer Molekülstruktur und ihrer funktionellen Gruppen - nennen die Elektronegativität als Maß für die Fähigkeit eines Atoms Bindungselektronen anzuziehen - differenzieren zwischen polaren und unpolaren Atombindungen - unterscheiden zwischen Dipolmolekülen und unpolaren Molekülen. - stellen organische Moleküle als Strukturformel (Lewis-Schreibweise) dar - erklären die Strukturisomerie Erkenntnisgewinnung & Fachmethoden Nachweis von Kohlenstoff- und Wasserstoff- Atomen durch aus einer Summenformel ab - wenden die Kenntnisse über die EN zur Vorhersage oder Erklärung der Polarität von Bindungen an Kommunikation - unterscheiden Stoffund Teilchenebene - verwenden verschiedene Schreibweisen organischer Moleküle an Symbolen Tafelwerken Bewertung/Reflexion - erkennen und beschreiben die gesellschaftliche Relevanz von organischen Verbindungen in ihrer Lebenswelt - reflektieren, dass Methanol und Ethanol als Zellgifte wirken - wenden ihre Kenntnisse über die Oxidation von Ethanol auf physiologische Prozesse an (Alkoholabbau im Körper / Herstellung von Essigsäure) (CR). Projekt: Vom Fruchtsaft zum Fruchtwein (Herstellung von Obstweinen mit alkoholischer Gärung, Destillation von Obstwein) Bezüge zur Biologie möglich Anwendung: Bier brauen Fakultative Differenzierung: Mehrwertige Alkohole Seiten im Lehrbuch 60/61 62/63 64/65 72/73 66/67 68

5 Klasse 11: 2. Halbjahr Alkanole und weitere organische Sauerstoffverbindungen IUPAC-Nomenklatur, Einteilung in primäre, sekundäre und tertiäre Alkanole, Stoffeigenschaften der Alkanole, Vergleich zu den Alkanen (Erklärung von Löslichkeitsverhalten und Siedetemperaturen über Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Van-der- Waals-Kräfte und Wasserstoffbrücken) Alkanole lassen sich oxidieren Oxidationsreihe der Alkanole (Einführung der Oxidationszahlen zur Bestimmung von Oxidation und Reduktion, prim., sek. und tertiäre C- Atome) Einführung Stoffklassen Alkanale, Alkanone und Carbonsäuren als Carbonylverbindungen (IUPAC-Nomenklatur, stoffklassenspezifische Eigenschaften im Vergleich; Erklärung anhand von zwischenmolekularen Wechselwirkungen und Struktur- Eigenschaftsbeziehungen (z.b. Dimere bei Carbonsäuren als Ursache höherer Siedetemperaturen als bei Alkanolen) - unterscheiden zwischen primären, sekundären und tertiären C- Atomen (ST) - erklären Stoffeigenschaften anhand ihrer Kenntnisse über zwischenmolekulare Wechselwirkungen (SE). - beschreiben die Oxidierbarkeit primärer, sekundärer und tertiärer Alkanole (CR). - benennen die Oxidationsprodukte der Alkanole: Alkanale, Alkansäuren, Alkanone (CR). - benennen die funktionellen Gruppen (CR). - beschreiben die schrittweise Oxidation von Alkanolen als energetisch mehrstufigen Prozess (EN). - nennen die Definition der Stoffmenge und unterscheiden zwischen Stoffportion und Stoffmenge (CR). - beschreiben den Stoffumsatz bei chemischen Reaktionen (CR). - beschreiben die Gesetzmäßigkeit homologer Reihen aus einer Summenformel ab Nomenklatur zur Benennung organischer Moleküle an - führen Experimente zur Oxidation von Alkanolen durch (CR). Aldehyd-Nachweis durch - stellen Gleichungen der Oxidation von Alkanolen mit Kupferoxid auf (CR). - stellen mithilfe der Oxidationszahlen Redoxreaktionen von Molekülverbindungen dar (CR). Nomenklatur zur Benennung organischer Moleküle an technischer Prozesse: Herstellung von Essig Symbolen (SE). - stellen den Zusammenhang zwischen Stoffeigenschaft und Molekülstruktur fachsprachlich dar (SE). - beschreiben die Elektronenübertragung anhand der Veränderung der Oxidationszahlen (CR). Symbolen - erkennen die Bedeutung analytischer Verfahren in der Berufswelt (SE). - reflektieren den Begriff der Energieentwertung bei fakultative Differenzierungen Nachweisreaktion Alkanale (Fehling/ Tollens-Probe) Protolyse: Vergleich Carbonsäuren Alkohole (Erklärung über Elektronendichte; keine I-Effekte) Titration (Maßanalyse, Gehaltsangaben, stöchiometrische Berechnungen, Bestimmungen org. Säuren in Lebensmitteln) Ester (Herstellung v. Aromastoffen) Biodiesel 69 70/71 74/75 76/77 78/79 80/81 82/83 84/85 86/87 88/89