Kern- und Schulcurriculum Chemie (2-stündig) Klasse 11/12. Stand Schuljahr 2011/12

Transkript

1 Kern- und Schulcurriculum Chemie (2-stündig) Klasse 11/12 Stand Schuljahr 2011/12

2 Hinweis: Von den 110 Schulstunden in Chemie (2st.) werden 30 Stunden für den Wahlbereich, 15 Stunden für die Leistungskontrolle angesetzt. Kompetenzen und Inhalte des Bildungsplans Unterrichtsinhalte/ Schulcurriculum Hinweise/ Vorschläge 1. MOLEKÜLE DES LEBENS (ca. 15 Stunden) die drei Naturstoffgruppen Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen (Polymere, Monomere); die Funktionen von Kohlenhydraten, Proteinen und Nukleinsäuren (Energieträger, Informationsträger, Bausubstanz), beschreiben; Kohlenhydrate und Proteine mit einfachen Labormethoden nachweisen (Brennprobe, GOD- Test, TOLLENS-Probe); Kohlenhydrate oder Proteine charakterisieren (Molekülstruktur und Eigenschaften, sowie Vorkommen und Bedeutung); die Verknüpfung von Monomeren bei Kohlenhydraten oder Proteinen darstellen. Anmerkung: Es ist nur eine der aufgeführten Untereinheiten (a-c) verpflichtend. 1.a. Kohlenhydrate Monosaccharide Chiralität und räumlichen Bau von Molekülen erkennen; Fischer-Strukturformeln und Haworth-Formeln darstellen; D-Glucose, D-Fructose Asymmetrische C-Atome D- und L-Isomere, α- und β-anomere,pyranosen, Furanosen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften der Zucker Nachweisreaktionen: Fehling-Probe; Tollens-Probe; GO- D-Test; Seliwanoff-Reaktion Disaccharide Maltose, Cellobiose, Saccharose Reduzierende und nichtreduzierende Zucker Polysaccharide Stärke, Cellulose Verknüpfung der Monomere zu Makromolekülen Nachweis von Stärke Unterschiedliche Eigenschaften der Polysaccharide Vorkommen und Verwendung Weitere Monosaccharide Optische Aktivität Weitere Nachweise Weitere Disaccharide Amylose als Helix, Cellulose als Fibrille Stabilisierung durch Wasserstoffbrücken 1

3 1.b. Proteine Proteine an ihrer Molekülstruktur erkennen (Polymere, Monomere); Proteine mit einfachen Labormethoden nachweisen; L-α-Aminosäuren als Bausteine Einfache Aminosäuren Peptidbindung Primärstruktur, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur α-helix, Faltblatt, Stabilisierende Kräfte Sequenz Nachweis mit Biuret- und Xanthoprotein-Reaktion 1.c. Nucleinsäuren Eigenschaften von Aminosäuren Aminosäuren als Zwitterionen Kondensationsreaktion Biologische Funktionen Proteine im Stoffwechsel Enzyme Wirkungsweise als Schlüssel-Schloss- Prinzip Hydrolyse eines Peptids Nachweis der AS-Bausteine durch Dünnschichtchromatografie Denaturierung und deren Bedeutung erklären Nukleinsäuren an ihrer Molekülstruktur erkennen (Polymere, Monomere); RNA und DNA Nucleotide, Nucleobasen Bausteine der Nucleinsäuren Biologische Funktionen 2

4 2. CHEMISCHE GLEICHGEWICHTE (ca. 15 Stunden) an Beispielen die Bedingungen für die Einstellung eines chemischen Gleichgewichts erklären (Ester-Gleichgewicht, Ammoniak-Gleichgewicht); das Massenwirkungsgesetz auf homogene Gleichgewichte anwenden; CHEMISCHE GLEICHGEWICHTE Umkehrbare Reaktionen Aufgreifen bekannter Beispiele aus dem Alltag und aus dem Unterricht Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen bei gleichen Bedingungen: Chemisches Gleichgewicht Veresterung und Esterhydrolyse Dynamisches Gleichgewicht im Modell Das Massenwirkungsgesetz MWG Anwendung des MWG Geschwindigkeit chemischer Reaktionen Messwerterfassung Wirkung von Katalysatoren Simultane Erfassung der Veresterung und der Hydrolyse durch jeweilige Messung der Leitfähigkeit Rechnen mit dem MWG das Prinzip von LE CHATELIER auf verschiedene Gleichgewichtsreaktionen übertragen; die gesellschaftliche Bedeutung der Ammoniak- Synthese erläutern; Faktoren nennen, welche die Gleichgewichtseinstellungen bei der Ammoniak-Synthese beeinflussen und mögliche technische Problemlösungen kommentieren; die Leistungen von HABER und BOSCH präsentieren; Beeinflussung von Gleichgewichten Gleichgewichtsbeeinflussung durch Temperatur, Druck und Konzentration Rolle eines Katalysators Die Ammoniaksynthese Großtechnische Nutzung eines chemischen Gleichgewichts Optimierung eines großtechnischen Verfahrens Anwendung des Prinzips von LE CHATELIER zur Ausbeute- Steigerung Weitere großtechnisch genutzte Gleichgewichtsreaktionen und die Optimierung ihrer Produktausbeute z. B. Schwefelsäure-Herstellung 3

5 Säure-Base-Gleichgewichte Säure-Base-Reaktionen durchführen und Reaktionsgleichungen für verschiedene Säure- Base-Gleichgewichte in wässrigen Lösungen angeben; Säuren und Basen nach BRØNSTED definieren; den ph-wert über die Autoprotolyse des Wassers erklären. Reaktion von Säuren und Basen mit Wasser Protolyse als Protonenübergang BRØNSTED Theorie für Säuren und Basen Autoprotolyse des Wassers Der ph-wert Säure- und Basenstärke K S - und K B -Werte Puffersysteme Wirkungsweise eines Puffers Anwendung von Pufferlösungen Säure-Base-Titrationen Konzentrationsbestimmung durch Titration Berechnung der Stoffmengenkonzentration Gleichgewichtslehre auf Säure-Base- Reaktionen mit Wasser anwenden ph-werte einprotoniger starker Säuren und von Hydroxid-Lösungen berechnen Indikatoren Farben verschiedener Indikatoren Indikatoren als Säuren bzw. Basen Protolyse als Wirkungsweise der Indikatoren Puffersysteme und deren Bedeutung an Beispielen erklären; Puffersysteme in der Industrie und in der Natur ph-werte von Salzlösungen Aufnahme und Auswertung potenziometrischer oder vorzugsweise konduktometrischer Titrationskurven durch Messwerterfassung 4

6 3. KUNSTSTOFFE (ca. 12 Stunden) Kunststoffe typisieren (zum Beispiel mechanische, thermische Eigenschaften, Molekülstruktur, Thermoplaste, Duroplaste, Elaste); KUNSTSTOFFE Einteilung der Kunststoffe bezüglich ihrer Eigenschaften Thermoplaste, Duroplaste, Elaste: Eigenschaften und Molekülstruktur Unterschiedliche Verarbeitungsprinzipien Einsatzgebiete der Kunststoffarten im Alltag und in der Technik Plaste als duroplastische Polykondensate: Phenoplast, Aminoplast das Prinzip der Polykondensation und Hydrolyse aus dem Leitthema Moleküle des Lebens auf die Bildung von Kunststoffen übertragen; zeigen, wie das Wissen um Struktur und Eigen- schaften von Monomeren und Polymeren zur Herstellung verschiedener Werkstoffe genutzt wird; das Prinzip der Polymerisation auf ein geeignetes Beispiel anwenden; jeweils ein Experiment zur Herstellung eines Polymerisats und eines Polykondensats durchführen; Polyaddition Mechanismus der radikalischen Polymerisation Herstellung eines Polymerisats, eines Polykondensats und eines Polyaddukts Beispiele kennen: Polyethen, Polystyrol, PVC, ein Polyester, ein Polyamid, ein Polyurethan Polymerisation Polykondensation Weitere Einsatzmöglichkeiten Kunststoffe nach Maß Kunstfasern Kautschuk und Gummi Silicone Vorteile und Nachteile bei der Verwendung von Massenkunststoffen erläutern; verschiedene Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffabfällen beschreiben und bewerten (Werkstoffrecycling, Rohstoffrecycling, energetische Verwertung; Nachhaltigkeit). Einsatz verschiedener Kunststoffe im Alltag PET-Flaschen, Fahrzeugteile Kunststoff-Recycling Werkstoffrecycling, Rohstoffrecycling, energetische Verwertung Vergleich der Nachhaltigkeit 5

7 4. ELEKTRISCHE ENERGIE UND CHEMIE (ca. 13 Stunden) Reaktionsgleichungen für Redoxreaktionen formulieren und den Teilreaktionen die Begriffe Elektronenaufnahme (Reduktion) und Elektronenabgabe (Oxidation) zuordnen; Elektrolysen als erzwungene Redoxreaktionen erklären; Redoxreaktionen beschreiben, die der Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie dienen (Galvanische Zellen, Brennstoffzelle); ELEKTROCHEMIE Redoxreaktionen Reduktion und Oxidation Elektronenübergänge Reduktions- und Oxidationsmittel Redoxgleichungen Formale Elektronenübergänge Oxidationszahlen Elektronenbilanzen Galvanische Zellen Messen von Potenzialdifferenzen als Zellspannungen Aufbau galvanischer Zellen durch Kombination zweier Halbzellen Messen von Zellspannungen zwischen verschiedenen Halbzellen Redoxprozesse in der galvanischen Zelle Ladungstransport durch Ionen Redoxreihe der Metalle Vorhersage von Redoxreaktionen Standard-Wasserstoff-Halbzelle Aufbau einer Standard-Wasserstoff-Halbzelle Vorgänge in der Standard-Wasserstoff-Halbzelle Standardpotenziale Zellspannungen Anwenden der Spannungsreihe Berechnen von Zellspannungen Historische Entwicklung des Redox- Begriffes 6

8 die Bedeutung einer Brennstoffzelle für die zukünftige Energiebereitstellung erläutern. Elektrochemische Stromquellen: Batterien Akkumulatoren Brennstoffzellen Aufbau galvanischer Zellen als brauchbare elektrochemische Energiequellen Umkehrbarkeit der Elektrodenreaktionen Bleiakkumulator Aufbau einer Brennstoffzelle Knallgaszelle Großtechnische Elektrolysen: AI-Herstellung Chloralkalielektrolyse Weitere elektrochemische Energiequellen: Moderne Batterien Weitere Brennstoffzellen Korrosion Wahlthemen (30 Stunden) und deren Zuordnung zum Pflichtbereich 1a 1b 1b 1b 1c W Vorgänge beim Backen (4 Std.) W Optische Aktivität (3 Std.) W Industrielle Gewinnung von Saccharose aus Zuckerrüben (2 Std.) W Nachwachsende Rohstoffe (6 Std.) W DNA-Vervielfachung (3 Std.) 2 W Benzol und weitere Aromaten (8 Std.) 3 W Kautschuk und Gummi (3 Std.) 3 W Kunststoffe in der Medizin (2 Std.) 3 W Kunststoffe in Speichermedien (2 Std.) 4 W Säurestärken (4 Std.) 4 W Wirkungsweise eines Puffersystems (3 Std.) 4 W Indikatoren (3 Std.) 4 W Arbeitsmethoden im Chemielabor (4 Std.) 5 W Standardpotenziale (2 Std.) 5 W Bleiakkumulator (2 Std.) 5 W Neuere Batterien und Akkumulatoren (4 Std.) 5 W Korrosion (4 Std.) 5 W Elektrolyse von Wasser (2 Std.) 5 W Großtechnische Aluminiumgewinnung (4 Std.) 6 W Waschmittel (10 Std.) 7