Lehrplan Schuljahr 2018/19 Fach 1. Einleitung Der unterricht weckt die Neugierde nach dem Wie und Warum alltäglicher Erscheinungen. Er führt zur Einsicht in die wesentliche Bedeutung chemischer Eigenschaften und chemischer Verfahren für die menschliche Existenz. Der unterricht zeigt auf, in welcher Weise menschliche Tätigkeit in stoffliche Kreisläufe und Gleichgewichte der Natur eingebunden ist und in sie eingreift. Er macht deutlich, was die Folgen von Produktion und Verbrauch von Gütern bezüglich Umweltbelastung sind und zeigt die Notwendigkeit, den Einfluss des Menschen auf die Umwelt einzuschränken. Der unterricht leistet damit einen Beitrag zur Einsicht, dass transdisziplinäre Zusammenarbeit zur Lösung der globalen Probleme notwendig ist, wobei auch die historischen, ethischen und kulturellen Aspekte der berücksichtigt werden müssen. 2. Unterrichtsorganisation Stundendotation 1. Klasse 2. Klasse 3. Klasse 4. Klasse 5. Klasse 6. Klasse Grundlagenfach./../. 3 2 2./. 3. Allgemeine Bildungsziele Ziel des unterrichts ist, dem Schüler den Aufbau der materiellen Umwelt näher zu bringen und Verständnis zu wecken für Prozesse, welche Stoffe der natürlichen und der durch den Menschen geschaffenen Umwelt erzeugen. Die in Unterrichts- und Laborexperimenten beobachtbaren und messbaren Stoffeigenschaften können nur auf einer atomaren Ebene zusammenhängend diskutiert werden. Mit Modellvorstellungen sind auch Voraussagen über stoffliche Eigenschaften und Umwandlungen möglich. Der unterricht macht bewusst, dass dieses Wechselspiel zwischen erfassbaren Fakten und deren Deutung für die Arbeitsweise der charakteristisch ist. Zudem wird gezeigt, dass Modellvorstellungen Grenzen haben: Ergebnisse der experimentellen Forschung, die sich mit bisherigen Vorstellungen nicht erklären lassen, zwingen zur
Entwicklung geeigneterer Modelle. Die Einsicht, dass naturwissenschaftliche Erkenntnis nie endgültigen Charakter hat, regt zu Neugierde und forschendem Fragen an. In wichtigen menschlichen Tätigkeitsbereichen ist der Beitrag der wesentlich: Gesundheitswesen, Herstellung von Nahrungsmitteln, Landwirtschaft, usw. Zudem werden viele Stoffe, die wir im Alltag benötigen - Medikamente, Waschmittel, Textilien, Metalle, Gläser, Farb- und Kunststoffe -, durch chemische Verfahren aus Bestandteilen der Erdkruste, der Luft und der Gewässer hergestellt. Menschliche Aktivitäten erschöpfen die natürlichen Rohstoffe und erzeugen Abfälle. Produktion und Verbrauch von Gütern und Energie sind auch mit Nachteilen verbunden wie schwindende Rohstoffreserven und Umweltbelastung. Transdisziplinäre Zusammenarbeit kann ein Verständnis diesbezüglich wecken und damit eine einhergehende Verhaltensänderung bewirken, was eine nachhaltigere Entwicklung unserer Konsumgesellschaft ermöglicht 4. Richtziele 4.1. Grundkenntnisse Grundlegende Kenntnisse über den Aufbau, die Eigenschaften und die Umwandlungen der Stoffe der belebten und unbelebten Natur. Dabei wird Gewicht gelegt auf die Deutung dieser Erscheinungen mit Hilfe von Teilchenmodelle und Vorstellungen auf der atomaren Ebene. Chemische Zusammenhänge in der Fachsprache und mit Hilfe von chemischen Formeln ausdrücken Nach Abschluss des Grundlagenfachs soll der Schüler in der Lage sein, populärwissenschaftliche Artikel und Aussagen in den Medien mit chemiebezogenen Inhalt nachzuvollziehen, kritisch zu hinterfragen und zum Thema eine eigene Meinung zu bilden. 4.2. Grundfertigkeiten Seine Umwelt sieht der Schüler mit neuen Augen. Er kann im Alltag die verwendeten Stoffe erkennen und zu seinem chemischen Wissen Bezüge herstellen. Der Schüler lernt die naturwissenschaftliche Arbeitsweise mit Fragestellungen, Hypothese und Experimente kennen und kann Alltagserfahrungen mit theoretischem Wissen und Modelle verknüpfen. Der Schüler kann einfache chemische Experimente im Labor sicher und gemäss Instruktionen ausführen. 2
Dank seiner chemischen Grundkenntnisse kann der Schüler die materiellen Vorgänge in seiner Umwelt unter einer weiteren Optik - neben beispielsweise einer rein wirtschaftlichen - betrachten, einordnen und reflektieren. 4.3. Grundhaltungen Der unterricht, wie auch die anderen naturwissenschaftlichen Fächer, soll dem Schüler Neugier an und Respekt vor dem Wunder der unbelebten und der belebten Schöpfung wecken. Er soll dazu beitragen, dass das Verantwortungsbewusstsein des Schülers gegenüber seiner Umwelt geweckt und gefestigt wird, damit er in seiner späteren Berufs- und Alltagswelt auch aus der Kenntnis von chemischen Zusammenhängen heraus Tätigkeiten und Einsatz von Materialien kritisch hinterfragt und sein Leben ökologisch verantwortungsbewusst ausrichtet. 3
Lehrplan Fach: 3. Klasse 3 Lektionen Einbettung von in den Naturwissenschaften Geschichtliche Entwicklung der modernen Fachbereich: Die Naturwissenschaft Einführung verstehen die Vernetzung aber auch die Abgrenzungen der Naturwissenschaften. Fachbereich: Charakterisierung von Stoffen und Trennverfahren aktiv zuhören und einem längeren Vortrag/Beitrag inhaltlich folgen können Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen Lernstation: Grundkenntnisse Stoffeigenschaften Physikalische und chemische Vorgänge Unterteilung in Reinstoffe und Stoffgemische Ausgewählte Methoden zur Trennung von Stoffgemischen können Stoffe aufgrund ihrer Eigenschaften unterscheiden und einordnen. sind in der Lage spezifische Stoffeigenschaften zu messen. kennen die Aggregatzustände und deren Übergänge können Stoffgemische einteilen und mit Fachterminologie benennen. kennen ein Vielfalt an Trennverfahren und deren Einsatz im Alltag und in der Industrie Mathematik/Physik Wissenschaftliche Schreibweise. Verwendung, Messung und Angabe von Grössen Prozentrechnung Diagramme zeichnen (Schmelz und Siede-Temp.-Verlauf ) Physik: Stoffeigenschaften (Dichte, Siedetemperatur etc.) Geographie: Luft/Atmosphäre Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel Einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv
aktiv zuhören und einem längeren Vortrag/Beitrag inhaltlich folgen Die Thematik eines Textes erkennen Texte planen und strukturieren Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen und Texten Fachbereich: Teilchenmodell Konzept der kleinsten Teilchen verstehen, dass Stoffe aus Kleinstteilchen bestehen verstehen die Wichtigkeit von Modellvorstellungen in den Naturwissenschaften können das Teilchenmodell anwenden, um physikalische und chemische Änderungen zu beschreiben Physik: Aggregatszustände Den Aufbau und die Argumentation eines Textes erkennen Texte effizient und systematisch verschriftlichen Texte überarbeiten und formal wie inhaltlich optimieren Beherrschen des sprachlichen Regelsystems 5
Stoffumwandlungen als chemischen Reaktionen erkennen Elemente und Verbindungen unterscheiden Chemische Reaktionen und Energie Massenerhaltungssatz und das Gesetz der konstanten Massenverhältnisse Atommodelle von Dalton Chemische Symbolsprache und Aufstellen einer Reaktionsgleichung Das Mol, Avogadro-Zahl, die molare Masse und stöchio-metrische Berechnungen Verhalten von Gasen (das ideale Gasgesetz) Fachbereich Die chemische Reaktion können einfache stoffliche Veränderungen als chemische Reaktionen beschreiben und mit Teilchenmodell deuten. wissen, dass jedes Elements aus eine spezifische einzigartige Atomsorte besteht erkennen den energetischen Verlauf einer Reaktion mit Aktivierungsenergie und Reaktionsenergie nehmen Verbrennungsprozesse als eine Reaktion des Alltags wahr Fachbereich Formelsprache und quantitative Beziehungen wissen, dass bei chemischen Reaktionen keine Masse entsteht oder vernichtet wird kennen die Aussagen von Dalton s Atommodell verstehen chemische Formeln und können sie verwenden bei der Formulierung von Reaktionsgleichungen verstehen die Stoffmenge als eine Hilfsgrösse für chemischen Berechnungen können einfache stöchiometrische Berechnungen durchführen kennen die Zusammenhänge zwischen Gasvolumen, Druck, Temperatur und Stoffmenge eines Gases - Drei-Satz-Rechnungen - Lineare Funktionen - Proportionalität und umgekehrte Proportionalität Physik: Gasgesetz Texte effizient und systematisch verschriftlichen Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen und Texten Geometrie (2.2.b) Formeln und Statistiken adaptiv anwenden (2.3.b) Thematik eines Textes erkennen Texte effizient und systematisch verschriftlichen Beherrschung des sprachlichen Regelsystems 6
Chemische Verwandtschaften unter den Elementen Coulomb-Gesetz Die Elementarteilchen und deren Eigenschaften Atommodelle von Rutherford und Bohr Isotope und Radioaktivität Aufbau des Periodensystems Fachbereich: Atombau und Periodensystem kennen die Elementgruppen der Alkali- und Erdalkalimetalle, der Halogene sowie der Edelgase kennen die elektrische Ladungen und deren Anziehungs- beziehungsweise Abstossungskräfte werden sich bewusst, dass Modellvorstellungen Grenzen haben und durch die experimentelle Forschung weiterentwickelt werden wissen wie die Atome mit Protonen, Neutronen und Elektronen aufgebaut sind kennen die Definition der Isotope, der Zerfall von instabile Isotope und den Begriff Halbwertzeit. können Altersbestimmungen mit C-14 Methode durchführen können mit Hilfe des Periodensystems herauslesen wie die Atome eines spezifischen Elements aus den Elementarteilchen aufgebaut sind (Anzahlt Protonen, Neutronen und Elektronen sowie Verteilung der Elektronen) verstehen die Bedeutung einer Hauptgruppe beziehungsweise einer Periode des Periodensystems exponentielle Funktionen Physik: Elektrostatik Physik: Radioaktivität/Kernspaltung PAM: Dualismus der Elektronen Geschichte: Entwicklung der Naturwissenschaften und des logisch- deduktiven Denkens Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel Einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv Die Thematik eines Textes erkennen Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen und Texten 7
Die Elektronenpaarbindung Edelgasregel Räumliche Molekülstrukturen Lewisformeln Elektronegativität und Bindungspolarität Dipol-Moleküle Fachbereich Chemische Bindungen - molekulare Stoffe (Teil 1) verstehen wie die Elektronenpaarbindung zustande kommt können mit Hilfe des PSE Lewisformeln von Atomen und Moleküle herleiten können die dreidimensionale Form ein einfaches Moleküls bestimmen können mit Hilfe von Elektronegativität der beteiligten Atome die Ladungsverschiebung einer Elektronenpaarbindung bestimmen und herleiten, ob das Molekül ein Dipol ist Physik: Elektrostatik Handwerkzeug flexibel einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv Die Thematik eines Textes erkennen Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen und Texten 8
Sicherheit im Labor Korrekter Umgang mit Apparaturen und Chemikalien Sorgfältige Durchführung von Experimente Fachbereich Labor und Durchführung chemische Experimente sind mit den Sicherheitsvorschriften vertraut und handeln entsprechend. kennen die Warnhinweise zu Gefahrstoffen können leichte Experimente anhand Instruktionen ausführen und Ergebnisse protokollieren können experimentelle Beobachtungen nutzen, um grundlegende Theorie und Modellen zu bestätigen wissenschaftliche Berichte verstehen und Protokolle erfassen Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv Thematik eines Textes erkennen Texte effizient und systematisch verschriftlichen Beherrschung des sprachlichen Regelsystems 9
Fach: 4. Klasse 2 Lektionen Fachbereich: Chemische Bindungen - molekulare Stoffe (Teil 2) Zwischenmolekulare Kräfte Anomalie des Wassers können bestimmen welche Zwischenmolekularen Kräften wirken wissen welcher Einfluss die Zwischenmolekularen Kräften auf Stoffeigenschaften wie Siede- und Schmelztemperatur sowie Viskosität wissen wie die Wasserstoffbrücken die Eigenschaften von Wasser beeinflussen und was unter der Anomalie des Wassers zu verstehen ist. können mit chemischen Modellvorstellungen Vorgänge und Stoffeigenschaften nachvollziehen Physik: Thermodynamik/ Zwischenmolekulare Kräfte als Ursache von physikalische Eigenschaften der Stoffe. Biologie: Zwischenmolekulare Kräfte Wasseranomalie und Bedeutung für wichtige Stoffe im Körper von Menschen (Proteine, DNA) Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel Einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv Deutsch Aktiv zuhören und einem längeren Text folgen Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen 10
Fachbereich: Chemische Bindungen Metallbindung Die Stoffklasse der Metalle Metallbindung Legierungen kennen einige wichtige Metalle, deren Eigenschaften und Verwendungen verstehen wie die Metallbindung zustande kommt kennen die charakteristischen Stoffeigenschaften der Metalle und können sie anhand der Bindungsmodellvorstellung erklären kennen einige wichtige Legierungen, wie sie aufgebaut sind und deren Vorteile gegenüber reine Metalle Geographie: Bergbau Physik: Elektrostatik Aufbau, Thematik und Argumentation eines Textes verstehen Aktive Gestaltung von Kommunikationssituationen Lernstation: Metalle Fachbereich: Chemische Bindungen Ionenbindung Die Stoffklasse der Salze Kochsalz als wichtiges Beispiel eines Salzes Bildung von Ionen Ionenbindung und Ionengitter Eigenschaften von Salzen Stärke der Ionenbindung in Abhängigkeit von Ionenradius und Ladungsstärke und die Auswirkung auf den Stoffeigenschaften Energieumsätze bei der Bildung von Ionenbindungen Elektrolyse Nomenklatur von Salzen kennen einige wichtige Vertreter der Stoffklasse Salze wissen wie Bergsalz entstanden ist und wie sie gewonnen wird können mit Hilfe des PSE die Ladung der Atomionen bestimmen kennen Formeln und Namen der wichtigsten Ionen und können die Salze systematisch benennen können die Bildung von Ionenbindungen und des Ionengitters erklären können die spezifische Stoffeigenschaften der Salze mit der Bindungsmodell begründen Geographie: Kalklösung, Kristallisation Biologie: Düngemittel, Rolle von Salzen im Metabolismus Nervensystem-Ionen Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel Einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv 11
Atom- und Molekül-Ionen Lösevorgang von Salzen in Wasser und dessen Energieumsatzes Salzhydrate und Fällungsreaktionen kennen die Funktionsweise der Elektrolyse sowie deren Verwendung können die Verhältnisformeln einer Ionenbindung anhand der Ionen-Ladungen herleiten können den Lösevorgang eines Salzes auf Teilchenebene beschreiben mit Hydrathülle und Energieumsatz können mit Hilfe vom Radius und Ladungsstärke der Ionen die Schmelztemperatur und Löslichkeit der Salze abschätzen Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Einführung in die organische Die besondere Bindungen der Kohlenstoffatome Die Einteilung der organischen Funktionelle Gruppen kennen den Vorgang einer Fällungsreaktion sowie die Eigenheit der Salzhydrate kennen die Unterteilung der in anorganische und organischen Fachbereich: Organische können die spezielle Bindungsmöglichkeiten der Kohlenstoffatome nachvollziehen kennen wichtige funktionelle Gruppen wie Hydroxyl-, Carbonyl-, Carboxyl- und Amino-Gruppe Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen 12
Erdöl und Erdgas Untergruppen der Kohlen-wasserstoffe und deren Namen IUPAC Nomenklatur-Regeln Isomere Formen der Kohlenwasserstoffmoleküle (Strukturund cis/trans-isomerie) Substitutionsreaktion und Additionsreaktion Polymerisation Erste Prozesse der Petrochemie Fachbereich: Kohlenwasserstoffe wissen wie Erdöl und Erdgas entstanden sind, wie sie vorkommen und gefördert werden. kennen die Umweltaspekte der Nutzung von Erdöl kennen die verschiedene Untergruppen der Kohlenwasserstoffe und die Namen der Verbindungen mit 1-10 Kohlenwasserstoffe können verzweigte Kohlenwasser-stoffe (bis 10-C- Atome in der längsten Kette) korrekt benennen kennen einige einfache Synthesewege der organischen kennen Beispiele der Polymere; Herstellung, Bearbeitungsverfahren und Verwendung verstehen die Wichtigkeit von Erdöl als Rohstoff der Industriechemikalien sowie als Primärenergieträger kennen Verfahren der Petrochemie wie fraktionierende und Vacuum- Destillation sowie das Cracking Physik: Energie Wirtschaft: Petrochemie als Wirtschaftszweig, heutige Rolle von Kunststoffen/ chemische Industrie Biologie: Umwelt-Konsequenzen der Erdölgewinnung Pestizide, Umwelteinfluss der halogenierten Kohlenwasserstoffen Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen 13
Lehrplan Fach: 5. Klasse 2 Lektionen Fachbereich: Chemische Reaktionslehre Energie, Geschwindigkeit von Reaktionen und Gleichgewichtsreaktionen Reaktions-, Bindungs-enthalpie und Brennwert Bedeutung von Reaktionsgeschwindigkeiten Messung und Definition der Reaktionsgeschwindigkeit Beeinflussung von der Reaktionsgeschwindigkeit (Konzentration, Temperatur, Zerteilungsgrad und Katalyse) Gleichgewichtsreaktionen und Massenwirkungsgesetz Beeinflussung des Gleich-gewichts Ammoniaksynthese Düngemittel und Stickstoffkreislauf können im energetischen Verlauf einer chemischen Reaktion zwischen Aktivierungsenergie und Reaktionsenergie unterscheiden. kennen den Begriff der Enthalpie kennen den Begriff Brennwert für Brennstoffen und Nahrungsmitteln kennen die Definition der Reaktionsgeschwindigkeit und wissen wie sie beeinflusst werden kann verstehen wie Katalysatoren funktionieren kennen den Zusammenhang zwischen Hin- und Rückreaktion beim Einstellen sowie beim Zustand eines Gleichgewichts können voraussagen wie die Gleichgewichtslage verändert werden kann (Prinzip vom kleinsten Zwang) können einfache Berechnungen der Gleichgewichts-Konstante und den Konzentrationen durchführen kennen die Entwicklung, technische Umsetzung und Bedeutung der Ammoniaksynthese können Chancen und Risiken der Düngemitteleinsatz nachvollziehen Funktionen 2 ten Grades Exponentielle Funktionen Physik: Energie, Thermodynamik Biologie: Stickstoffkreislauf, Enzyme Geographie: Energieversorgung Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel Einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen
Kompetenzen für allgemeine Studierfähigkeit in Erstsprache Deutsch Fachbereich: Säure-Base-Reaktionen Säure-Base-Begriff Reaktionen von starke wie schwache Säure-Basen Autoprotolyse von Wasser ph-wert, Indikatoren und Berechnungen Neutralisation und Säure/Base- Titrationen kennen das Konzept der Brønsted-Säuren und Basen. können für Säure und Base die Reaktionsgleichung der ablaufenden Reaktion formulieren. können mit der Säure-Base-Reihe die Stärke einer Säure und mögliche Reaktion voraussagen. können nötige Mengen einer Säure bzw. eine Base, zur Neutralisation berechnen kennen die Autoprotolyse des Wassers und können einfache ph-berechnungen durchführen. kennen die Funktionsweise von ph-indikatoren Biologie: Säure/Base Reaktionen Exponentielle Funktionen Geometrie (2.2.b) Handwerkzeug flexibel Einsetzten (2.3.a) Formeln uns Statistiken adaptiv Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen Texte effizient und systematisch verschriftlichen Texte überarbeiten und formal wie inhaltlich optimieren Fachbereich: Redoxreaktionen Die Begriffe Oxidation und Reduktion Oxidationszahlen Redoxreihe Galvanische Elemente Bedeutung von Redoxreaktionen kennen Redoxreaktionen als Elektronenübertragungen können Oxidationszahlen ermitteln können die Redox-Reihe anwenden, um Reaktionen vorauszusagen Physik: Redox-Reaktionen und elektrischer Strom PAM: Halbleiter Geographie: Vorkommen, Gewinnung und Verhüttung von Erzen Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen 15
kennen die Funktionsweise der Batterien, Akkumulatoren und Brennstoffzellen kennen Beispiele von wichtige Redox-Reaktionen wie z.b. Metall-Gewinnung, Akkumulatoren und Korrosion Kompetenzen für allgemeine Studierfähigkeit in Erstsprache Deutsch Texte inhaltlich anreichern können mithilfe quellenkritischer Recherchen Lernstation: Galvanische Zellen Ausgewählte Stoffklassen der organischen Sauerstoffverbindungen Aufbau einiger Biomoleküle wie Fette, Kohlenhydrate und Proteine Untergruppen der Kohlenhydrate Struktur der Proteine Fachbereich: Organische Sauerstoffverbindungen und Biochemie kennen die Stoffgruppen Alkanole, Carbonsäuren und Ester kennen Beispiele der organischen Sauerstoffverbindungen (wie z.b. Ethanol, Essigsäure, Fettsäuren, Polyester) und ihre Bedeutung im Alltag erkennen organische als Grundlage für Biochemie, Ernährung und Medizin kennen den molekularen Aufbau einiger biologisch bedeutende Makromoleküle aus der Gruppe der Kohlenhydrate, Fette und Proteine verstehen die Bedeutung und Auswirkungen der Strukturebenen der Proteine können die Komplexität und Bedeutung der Biochemie nachvollziehen Biologie: Aufbau einiger biologisch relevanten Moleküle Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen Texte inhaltlich anreichern können mithilfe quellenkritischer Recherchen 16
Kompetenzen für allgemeine Studierfähigkeit in Erstsprache Deutsch Fachbereich: Umweltchemie Chemische Reaktionen und Phänomene in der Atmosphäre Nachwachsende Rohstoffe können die chemische Hintergründe einiger Umwelt-probleme in der Atmosphäre verstehen können ökologische Gesichtspunkte der Förderung nachhaltiger Rohstoffe nachvollziehen Biologie, Geographie, Wirtschaft, Physik: Treibhauseffekt und seine Auswirkungen Statistik (2.2.d) Formeln und Statistiken adaptiv Aktiv zuhören und einem längeren Vortrag inhaltlich folgen Notizen zu schriftlichen und mündlichen Texten machen Aktive Gestaltung und Reflexion von Kommunikationssituationen 17