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Chemie

Vorbemerkungen

Klasse 9

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

20

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht

z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Brand, Brandlast und Brandschutz
Salz als Wirtschaftsfaktor, Bedeutung für Ernährung und Gesundheit
Süßwassergewinnung und Wasserreinigung

BPE 1

Sicherheitseinweisung und Laborgeräte

4

Die Schülerinnen und Schüler verinnerlichen die auf den Arbeitsschutzrichtlinien basierenden vorgeschriebenen Verhaltensregeln in naturwissenschaftlichen Fachräumen und wenden alle Schutzmaßnahmen sicher an.
Dadurch erlangen sie Sicherheit für das praktische Arbeiten im Chemieunterricht sowie für den Umgang mit Gefahrstoffen im Alltag.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler wenden vorgegebene Regeln für die Durchführung von Experimenten an und begründen diese. Sie übertragen die Bedeutung von Gefahrstoffpiktogrammen und Gefährdungshinweisen auf die korrekte Handhabung von Stoffen und die zugehörigen Versuchsaufbauten.

Sicherheitsausstattung
Laborausstattung und ‑geräte
Sicheres Experimentieren
Experimentierregeln
Sicherheitsbelehrung
Umgang mit dem Gasbrenner und weiteren Laborgeräten
z. B. Waage, Volumenmessgeräte

BPE 2

Stoffe und ihre Eigenschaften

14

Die Schülerinnen und Schüler erweitern die bisher im naturwissenschaftlichen Unterricht erworbenen Kenntnisse über Stoffe und ihre Eigenschaften. Sie erfahren, dass die Vielfalt von Stoffen auf unterschiedlichen Teilchen beruht. Bei der Beobachtung und Erklärung von Phänomenen wechseln sie zwischen Stoffebene und Teilchenebene.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler untersuchen experimentell Stoffeigenschaften und beschreiben diese. Sie vergleichen Eigenschaftskombinationen bestimmter Stoffe bzw. Stoffgruppen.
Sie planen Experimente insbesondere zur Trennung von Gemischen, führen diese durch und fertigen Versuchsprotokolle an.
Die Schülerinnen und Schüler erklären, dass Reinstoffe jeweils aus einer Teilchensorte bestehen.

Stoffeigenschaften

  • physikalische
  • chemische
z. B. Brennbarkeit und Dichte
Aggregatzustände
Kugelteilchen-Modell
Reinstoffe
z. B. destilliertes Wasser, Aluminium, Kupfer
Gemische
Luft
  • homogen
  • heterogen
z. B. Creme, Limonade, Leitungswasser, Granit, Bronze, (Asthma‑) Spray
Erstellung von Versuchsprotokollen

Trennverfahren
z. B. Mülltrennung, Abwasserreinigung, Getreidereinigung
Besuch einer entsprechenden Anlage
  • Destillation
z. B. Süßwassergewinnung
  • Zentrifugation

  • Extraktion

Weg eines Stoffes von der Gewinnung bis zur Verwendung
Haushaltszucker aus Zuckerrüben
Kochsalz aus Steinsalz
Kriterien zur Einteilung von Stoffen

  • Metalle
  • Nichtmetalle
  • Salze

BPE 3

Chemische Reaktionen

10

Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden chemische Reaktionen von physikalischen Vorgängen. Sie erfahren, dass chemische Reaktionen mit stofflichen und energetischen Veränderungen einhergehen.

BPE 3.1

Die Schülerinnen und Schüler vergleichen die Stoffeigenschaften der Edukte und Produkte einer chemischen Reaktion. Sie beschreiben die damit verbundenen Stoffumwandlungen und den energetischen Verlauf. Die Schülerinnen und Schüler stellen dazu Wortgleichungen auf.

Stoffumwandlung

  • Reaktionen von Metallen mit Schwefel und Sauerstoff

Synthese und Analyse

  • Wasserbildung und ‑zerlegung mit Nachweisreaktionen

Energetische Betrachtung chemischer Reaktionen

  • Energiediagramme
  • Reaktionsenergie
  • Exotherme und endotherme Reaktion
  • Aktivierungsenergie

Katalysator
z. B. Abgaskatalysator, Enzyme

BPE 3.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben chemische Reaktionen als Veränderung und Umgruppierung von Teilchen. Sie wenden Elementsymbole zur Bezeichnung von Elementnamen an.

Gesetz von der Erhaltung der Masse

Gesetz der konstanten Proportionen

Atomvorstellung von Dalton

Relative Atommassen

Elementbegriff
Elementsymbole

BPE 4

Atombau und Periodensystem

12

Die Schülerinnen und Schüler verfeinern den Teilchenbegriff, indem sie die Entwicklung von Atommodellen anhand von historischen Experimenten nachvollziehen. Dabei machen sie sich vertraut mit der naturwissenschaftlichen Vorgehensweise: Fragestellung, Planung und Durchführung von Experimenten sowie Interpretation der Ergebnisse.
Sie erfahren, dass der Blick ins Atom nur mit physikalischen Methoden möglich ist und dass Modellvorstellungen die Veranschaulichung einer den menschlichen Sinnen nicht zugänglichen Dimension ermöglichen.
Das Periodensystem der Elemente ergibt sich als Zusammenführung aus den chemischen Betrachtungen und den eingeführten Atommodellen und wird von den Schülerinnen und Schülern als Hilfsmittel genutzt.

BPE 4.1

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln mit dem Kern-Hülle-Modell ein differenziertes Atommodell.

Rutherford'scher Streuversuch
vgl. Physik, Radioaktivität: Alphastrahlen
Kern-Hülle-Modell
Elektronen, Protonen, Neutronen
Protonenzahl als definierende Eigenschaft eines Elements

Atommasse, relativ und absolut
Isotope

BPE 4.2

Die Schülerinnen und Schüler skizzieren die Atomhülle mithilfe die Verteilung der Elektronen auf Schalen mit den entsprechenden Energieniveaus.

Schale als Energieniveau

Schalenmodell
Bohr'sches Atommodell

BPE 4.3

Die Schülerinnen und Schüler begründen den Zusammenhang zwischen Atombau, Reaktionsfähigkeit und Stellung der Elemente im PSE. Sie wenden die Informationen des Periodensystems zur Vorhersage der Eigenschaften von Elementen an.

Zusammenhang zwischen Atombau und Stellung im Periodensystem von ausgewählten Hauptgruppenelementen

Gruppen und Perioden

Elektronenkonfiguration der Elemente

Punkt-Strich-Schreibweise nach Lewis

Zusammenhang zwischen Reaktivität und Anzahl der Valenzelektronen
z. B. Alkalimetalle

BPE 5

Salze, Ionenbildung und Ionenbindung

10

Die Schülerinnen und Schüler erfahren, dass chemische Reaktionen von Veränderungen in der Elektronenhülle begleitet sind. Sie leiten die stabile Elektronenkonfiguration ab und erkennen, dass Reaktionen vieler Hauptgruppenelemente einfachen Gesetzmäßigkeiten folgen. Für Beispiele der Salzbildung stellen sie stöchiometrisch korrekte Reaktionsgleichungen in Symbolschreibweise auf.

BPE 5.1

Anhand von Versuchen mit ausgewählten Salzen ermitteln die Schülerinnen und Schüler die charakteristischen Eigenschaften.

Eigenschaften von Salzen

  • Schmelztemperatur
  • Härte
  • Sprödigkeit
  • Kristallbildung
  • Löslichkeit
  • Elektrische Leitfähigkeit von Schmelzen und Lösungen

BPE 5.2

Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Ionenbildung mithilfe geeigneter Eigenschaften von Salzen und unter Berücksichtigung der Elektronenkonfiguration von Metall- und Nichtmetallatomen. Darüber hinaus begründen sie die Bedeutung einer stabilen Elektronenkonfiguration für die Bildung von Ionen.

Ionenbildung
Anionen und Kationen; Edelgaskonfiguration
Ionisierungsenergie
Salzbildungsreaktionen zwischen Elementen der Hauptgruppen des PSE
Metallatome als Elektronendonatoren, Nichtmetallatome als Elektronenakzeptoren:
Donator-Akzeptor-Prinzip

BPE 5.3

Die Schülerinnen und Schüler deuten die beobachtbaren Stoffeigenschaften auf der Teilchenebene. Mithilfe des Ionengittermodells von Natriumchlorid beschreiben sie die Raumstruktur eines Salzes. Sie stellen Reaktionsgleichungen von Salzbildungsreaktionen auf.

Ionenbindung
Elektrostatische Anziehungskräfte
Struktur-Eigenschafts-Beziehung
Ionengitter
Verhältnisformeln binärer Salze

Reaktionsgleichungen von Salzbildungsreaktionen in Formelschreibweise

BPE 5.4

Die Schülerinnen und Schüler begründen die Bedeutung von Natriumchlorid für den Menschen als physiologisch und technisch wichtigen Mineralstoff. Sie erläutern die wirtschaftlichen Dimensionen des Abbaus von Salzvorkommen.

Vorkommen, Gewinnung, Verwendung von

  • Natriumchlorid
Steinsalz, Meersalz, Mineralien
  • einem weiteren Salz
Salze als Bestandteil der Erdkruste

Klasse 10

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

20

Vertiefung

Individualisiertes Lernen

Projektunterricht

z. B.
Übungen
Anwendungen
Wiederholungen
z. B.
Selbstorganisiertes Lernen
Lernvereinbarungen
Binnendifferenzierung
z. B.
Metalle in Industrie und Technik, bspw. Smartphones, Rohstoffknappheit, Elektroschrott, seltene Erden
Luft und Luftschadstoffe
Brandbekämpfung, Exkursion Feuerwehr mit Löschübung

BPE 6

Moleküle und Elektronenpaarbindung

10

Die Schülerinnen und Schüler erklären das Zustandekommen chemischer Bindungen und erläutern den Zusammenhang zwischen Bindungsart und Eigenschaften von molekularen Stoffen.

BPE 6.1

Die Schülerinnen und Schüler erklären, dass Atome durch die Bildung einer Elektronenpaarbindung Edelgaskonfiguration erreichen.

Elektronenpaarbindung
Synonym: Atombindung, kovalente Bindung, typische Bindung zwischen Nichtmetallen
Oktettregel
  • Lewis-Formeln
  • Elektronegativität
  • unpolare Elektronenpaarbindung
  • polare Elektronenpaarbindung

Molekulare Stoffe

  • räumlicher Bau von Molekülen
einfaches Kugelwolkenmodell
  • Moleküle ohne Dipolcharakter

  • polare Moleküle (Dipolmoleküle) am Beispiel von H2O
Versuch: Ablenkung eines Wasserstrahls

BPE 6.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben mithilfe der zwischenmolekularen Wechselwirkungen wichtige Eigenschaften von Wasser.

Wasserstoffbrücken

Besondere Eigenschaften des Wassers
Wasser als Lösungsmittel

BPE 7

Metalle und Metallbindung

2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Metalle als Stoffklasse, kennen deren wichtigste Eigenschaften und erklären diese mithilfe der Metallbindung.

BPE 7.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben mithilfe des Elektronengasmodells die Bindung zwischen den Metallatomen in Metallen sowie chemische und physikalische Eigenschaften von Metallen.

Eigenschaften der Metalle

  • Elektrische Leitfähigkeit
  • Wärmeleitfähigkeit
  • Duktilität

  • Brennbarkeit
Metallbrände, Brandbekämpfung
Metallbindung

  • Elektronengasmodell
Atomrümpfe, Elektronengas

BPE 8

Vergleich der verschiedenen Bindungsarten

2

Die Schülerinnen und Schüler wenden Struktur-Eigenschafts-Beziehungen auf verschiedene Stoffklassen und ihre charakteristischen Bindungsarten an.

BPE 8.1

Die Schülerinnen und Schüler vergleichen und erklären die Besonderheiten der drei Bindungstypen und begründen charakteristische Stoffeigenschaften.

Geeignete Beispiele
vgl. BPE 5 – 7

BPE 9

Chemisches Rechnen

10

Die Schülerinnen und Schüler erlangen Verständnis für die quantitative Charakterisierung von Stoffportionen sowie Grundkenntnisse quantitativer stofflicher Zusammenhänge bei chemischen Reaktionen und deren Berechnungen. Sie verwenden die Stoffmenge als zentrale Größe in der Chemie.

BPE 9.1

Die Schülerinnen und Schüler erklären den Mol-Begriff, um damit
Stoffmengen, Massen und Volumina von Stoffportionen zu berechnen.

Mol-Begriff: Avogadro-Konstante, Teilchenzahl
Stoffmenge
Molare Masse
vgl. Konzentrationsberechnungen in der Oberstufe
Molares Volumen
Wasserzerlegung, ideale Gase

BPE 9.2

Die Schülerinnen und Schüler wenden Stoffmengenverhältnisse an, um damit quantitativ Stoffumsätze für Reaktionen in Alltag und Technik zu berechnen.

Berechnungen anhand von Reaktionsgleichungen
Stoffmengenverhältnisse

BPE 10

Säuren, Laugen, Neutralisation

10

Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Kenntnisse über Stoffe und Teilchen. Sie kennen die charakteristischen Ionen saurer und alkalischer Lösungen. Die typischen Eigenschaften der Lösungen werden aus Versuchen abgeleitet.

BPE 10.1

Die Schülerinnen und Schüler bestimmen saure und alkalische Lösungen des täglichen Lebens aufgrund ihrer Eigenschaften unter Verwendung standardisierter und natürlicher Indikatoren.

Vorkommen, Verwendung und charakteristische chemische Eigenschaften von
besondere Bezugnahme auf Sicherheitshinweise und GHS-Piktogramme
  • Essig
  • Salzsäure
  • Natronlauge
z. B. Schwefelsäure (Batteriesäure), Kohlensäure, Kalkmilch
Indikatoren

  • Universalindikator
weitere Indikatoren, z. B. Rotkohlsaft, Tee
pH-Skala
Beispiele von Alltagsstoffen von pH 1 - 14

BPE 10.2

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Zuordnung der entsprechenden Teilchen (Oxoniumionen und Hydroxidionen) zu sauren und alkalischen Lösungen. Sie stellen Reaktionsgleichungen zur Neutralisation auf.

Saure und alkalische Lösungen

Lösen von Natriumhydroxid in Wasser

Reaktion von Chlorwasserstoff mit Wasser

Neutralisation

BPE 11

Stoffklassen der organischen Chemie

16

Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Stoffkenntnisse mit Stoffklassen der organischen Chemie. Auf der Teilchenebene lernen sie den systematischen Aufbau und die daraus resultierende systematische Benennung kennen sowie die für die Stoffklassen typischen funktionellen Gruppen. Makroskopisch bekommen sie einen Überblick über die Verwendung und das Vorkommen der Stoffklassen im Alltag. Den Schülerinnen und Schülern gelingt es, typische Stoffeigenschaften und deren Veränderungen innerhalb einer Stoffklasse anhand der zugehörigen Strukturformel nachzuvollziehen und anhand von zwischenmolekularen Wechselwirkungen zu erklären.

BPE 11.1

Die Schülerinnen und Schüler nennen Vorkommen und Verwendung organischer Stoffe im Alltag. Sie bestimmen organische Moleküle der homologen Reihe der n-Alkane, ausgewählter Alkene, Alkanole und Alkansäuren auf Grund ihrer Struktur und ihrer funktionellen Gruppe.

Alkane
Erdöl, Campinggas, Feuerzeuggas, Wundbenzin
  • Homologe Reihe der n-Alkane bis C10
  • Summenformeln und Strukturformeln
  • Vorkommen und Verwendung

Alkene

  • Vorkommen und Verwendung
Reifegas Ethen
PE
Sauerstoffhaltige organische Verbindungen und ihre funktionellen Gruppen: Alkanole

  • Vorkommen, Gewinnung und Verwendung
  • Alkoholische Gärung
  • Ethanol als Energieträger
  • Ethanol als Suchtmittel

Sauerstoffhaltige organische Verbindungen und ihre funktionellen Gruppen: Alkansäuren

  • Vorkommen, Gewinnung und Verwendung
  • Essigsäure

Operatorenliste

In den Zielformulierungen der Bildungsplaneinheiten werden Operatoren (= handlungsleitende Verben) verwendet. Diese Zielformulierungen (Standards) legen fest, welche Anforderungen die Schülerinnen und Schüler in der Regel erfüllen. Zusammen mit der Zuordnung zu einem der drei Anforderungsbereiche (AFB) dienen Operatoren einer Präzisierung. Dies sichert das Erreichen des vorgesehenen Niveaus und die angemessene Interpretation der Standards.

Anforderungsbereiche
Anforderungsbereich I umfasst die Wiedergabe von Sachverhalten aus einem abgegrenzten Gebiet im gelernten Zusammenhang sowie die Beschreibung und Verwendung gelernter und geübter Arbeitstechniken und Verfahrensweisen in einem begrenzten Gebiet und in einem wiederholenden Zusammenhang.
Anforderungsbereich II umfasst selbstständiges Auswählen, Anordnen und Darstellen bekannter Sachverhalte untervorgegebenen Gesichtspunkten in einem durch Übung bekannten Zusammenhang sowie selbstständiges Übertragen des Gelernten auf vergleichbare neue Situationen, wobei es entweder um veränderte Fragestellungen oder um veränderte Sachzusammenhänge oder um abgewandelte Verfahrensweisen geht.
Anforderungsbereich III umfasst planmäßiges und kreatives Bearbeiten komplexerer Problemstellungen mit dem Ziel, selbstständig zu Lösungen, Deutungen, Wertungen und Folgerungen zu gelangen sowie bewusstes und selbstständiges Auswählen und Anpassen geeigneter gelernter Methoden und Verfahren in neuartigen Situationen.
Operator Erläuterung Zuordnung
AFB
analysieren, untersuchen
unter einer gegebenen Fragestellung wichtige Bestandteile oder Eigenschaften herausarbeiten, Untersuchen beinhaltet unter Umständen zusätzlich praktische Anteile
II
anwenden, übertragen
einen bekannten Sachverhalt oder eine bekannte Methode auf etwas Neues beziehen.
II, III
auswerten
Daten, Einzelergebnisse oder sonstige Sachverhalte in einen Zusammenhang stellen oder gegebenenfalls zu einer abschließenden Gesamtaussage zusammenführen
II, III
begründen
Sachverhalte auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge zurückführen
II
berechnen, bestimmen
mittels Größengleichungen eine chemische oder physikalische Größe bestimmen
I, II
beschreiben
Strukturen, Sachverhalte oder Zusammenhänge wiedergeben
I, II
bestätigen
die Gültigkeit einer Aussage, z. B. einer Hypothese oder einer Modellvorstellung, durch ein Experiment verifizieren
II, III
beurteilen
zu einem Sachverhalt eine selbstständige Einschätzung unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden begründet formulieren
II, III
bewerten,
Stellung nehmen
eine eigene Position nach ausgewiesenen Kriterien vertreten
III
darstellen
Sachverhalte, Zusammenhänge, Methoden und Bezüge in angemessenen Kommunikationsformen strukturiert wiedergeben
I, II
diskutieren
in Zusammenhang mit Sachverhalten, Aussagen oder Thesen unterschiedliche Positionen bzw. Pro- und Contra-Argumente einander gegenüberstellen und abwägen
II, III
dokumentieren
alle notwendigen Erklärungen, Herleitungen und Skizzen darstellen
I, II
durchführen (Experimente)
eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen
I, II
entwickeln, aufstellen
Sachverhalte und Methoden zielgerichtet miteinander verknüpfen. Eine Hypothese, eine Skizze, ein Experiment oder ein Modell schrittweise weiterführen und ausbauen
II, III
erklären
einen Sachverhalt nachvollziehbar und verständlich zum Ausdruck bringen
I, II
erläutern
einen Sachverhalt durch zusätzliche Informationen (chemische Formeln und Gleichungen) veranschaulichen und verständlich machen
II
ermitteln
einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren
II
interpretieren, deuten
kausale Zusammenhänge in Hinblick auf Erklärungsmöglichkeiten untersuchen und abwägend herausstellen
II, III
nennen, angeben
Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne nähere Erläuterungen aufzählen
I
planen (Experimente)
zu einem vorgegebenen Problem eine Experimentieranleitung erstellen
II
skizzieren
Sachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und diese grafisch oder als Fließtext übersichtlich darstellen
II
strukturieren, ordnen
vorliegende Objekte oder Sachverhalte kategorisieren und hierarchisieren
II
überprüfen, prüfen
Sachverhalte oder Aussagen an Fakten oder innerer Logik messen und eventuelle Widersprüche aufdecken
II
verallgemeinern
aus einem erkannten Sachverhalt eine erweiterte Aussage formulieren
II
vergleichen
Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln
II
zeichnen
eine anschauliche und hinreichend exakte grafische Darstellung beobachtbarer oder gegebenen Strukturen anfertigen
I, II

Fußleiste