Suchfunktion

Che­mie

Vor­be­mer­kun­gen

Ein­gangs­klas­se

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

20

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Gold­ge­win­nung aus Elek­tro­nik­schrott
Sel­te­ne Er­den, Han­dys
Vir­tu­el­les Was­ser
Treib­haus­ga­se z. B. CO2, CH4 und N2O
Salz­ge­win­nung aus Meer­was­ser
Was­ser­här­te
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 1

Stof­f-Teil­chen-Prin­zip

12

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler nutzen Ex­pe­ri­men­te und Mo­del­le zum Er­kennt­nis­ge­winn in der Che­mie. Da­bei un­ter­schei­den sie kon­se­quent zwi­schen der Stoff- und der Teil­chen­ebe­ne und be­grün­den das Ord­nungs­prin­zip der Ele­men­te im Pe­ri­oden­sys­tem.

BPE 1.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die Stoff- und Teil­chen­ebe­ne in der Che­mie an aus­ge­wähl­ten Bei­spie­len mit­hil­fe von Ex­pe­ri­men­ten und Mo­del­len dar. Sie er­klä­ren Stof­f­ei­gen­schaf­ten und Phä­no­me­ne mit dem Teil­chen­mo­dell.

Na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Er­kennt­nis­weg
von der Be­ob­ach­tung zur Er­kennt­nis
z. B. Ei­sen­sul­fidsyn­the­se
  • Ex­pe­ri­ment auf der Stof­fe­be­ne
  • Deu­tung auf der Teil­chen­ebe­ne: Sym­bol­schreib­wei­se und An­schau­ungs­mo­del­le

Auf­bau von Ma­te­rie

  • Stof­fe
  • Stof­f­ei­gen­schaf­ten
z. B. Dich­te, Leit­fä­hig­kei­ten, Schmelz- und Sie­de­tem­pe­ra­tu­ren, Lös­lich­keit
  • Phä­no­me­ne
Kris­tall­bil­dung, Ag­gre­gat­zu­stands­än­de­run­gen, Dif­fu­si­on, Wär­me­aus­deh­nung

BPE 1.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau der Ato­me mit­hil­fe von Atom­mo­del­len so­wie de­ren Nut­zen und Gren­zen.

Ge­eig­ne­te Atom­mo­del­le
his­to­ri­sche Ent­wick­lung von Mo­del­len
Atom­bau: Atom­kern und ‑hül­le
z. B. Scha­len­mo­dell, Ku­gel­wol­ken­mo­dell

BPE 1.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren den Auf­bau des Pe­ri­oden­sys­tems der Ele­men­te. Sie nen­nen Grup­pen von Ele­men­ten mit ähn­li­chen Ei­gen­schaf­ten und be­grün­den die Ele­men­tei­gen­schaf­ten auf­grund der Stel­lung im Pe­ri­oden­sys­tem.

Pe­ri­oden
Haupt­grup­pen: I, II, VII und VIII

Be­deu­tung der Ne­ben­grup­pen­me­tal­le
z. B. Spu­ren­ele­men­te: Stoff­wech­sel, Le­bens­mit­tel
z. B. Sel­te­ne Er­den: All­tags­elek­tro­nik
Ord­nungs­zahl, Mas­sen­zahl und Iso­to­pe

BPE 2

Struk­tur-Ei­gen­schafts-Prin­zip

28

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen ver­schie­de­ne Bin­dungs­ty­pen ken­nen und un­ter­schei­den die­se auf­grund der Elek­tro­ne­ga­ti­vi­täts­dif­fe­renz der be­tei­lig­ten Teil­chen. Sie lei­ten dar­aus Ei­gen­schaf­ten un­ter­schied­li­cher Stoff­klas­sen be­grün­det ab.

BPE 2.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Bil­dung der un­po­la­ren Elek­tro­nen­paar­bin­dung, be­grün­den die Struk­tur der so auf­ge­bau­ten Mo­le­kü­le und die dar­aus re­sul­tie­ren­den Stof­f­ei­gen­schaf­ten. Sie be­schrei­ben die Stoff­klas­se der Al­ka­ne mit­hil­fe des Struk­tur-Ei­gen­schafts-Prin­zips.

Un­po­la­re Elek­tro­nen­paar­bin­dung
z. B. Ha­lo­ge­ne, Was­ser­stoff, Sau­er­stoff, Stick­stoff
  • Edel­gas­kon­fi­gu­ra­ti­on
  • bin­den­de und nicht­bin­den­de Elek­tro­nen­paa­re
  • Va­lenz­strich­for­meln (Le­wis-Schreib­wei­se)

  • Zwi­schen­mo­le­ku­la­re Wech­sel­wir­kun­gen
tem­po­rä­re Di­po­le
Ei­gen­schaf­ten von Stof­fen be­stehend aus Mo­le­kü­len mit un­po­la­ren Bin­dun­gen

Struk­tur-Ei­gen­schafts­be­zie­hung von Al­ka­nen

  • ho­mo­lo­ge Rei­he

  • Sie­de- und Schmelz­tem­pe­ra­tur
  • Vis­ko­si­tät
z. B. Roh­öl-De­stil­la­ti­on

BPE 2.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Bil­dung der po­la­ren Elek­tro­nen­paar­bin­dung, be­grün­den die Struk­tur der so auf­ge­bau­ten Mo­le­kü­le und die dar­aus re­sul­tie­ren­den Stof­f­ei­gen­schaf­ten. Sie be­schrei­ben die Stoff­klas­se der Al­ka­n­o­le mit­hil­fe des Struk­tur-Ei­gen­schafts-Prin­zips.

Po­la­re Elek­tro­nen­paar­bin­dung
z. B. Was­ser, Am­mo­ni­ak, Ha­lo­gen­was­ser­stof­fe
  • Par­ti­al­la­dun­gen

  • Elek­tro­ne­ga­ti­vi­tät
  • Elek­tro­ne­ga­ti­vi­tä­ten in­ner­halb der Haupt­grup­pen und der Pe­ri­oden im Pe­ri­oden­sys­tem
  • Elek­tro­ne­ga­ti­vi­täts­dif­fe­renz bei un­po­la­ren und po­la­ren Bin­dun­gen

Elek­tro­nen­paar als Elek­tro­nen­wol­ke
Elek­tro­nen­paarab­sto­ßungs­mo­dell
Räum­li­cher Auf­bau von Mo­le­kü­len

Di­pol-Ei­gen­schaf­ten bei: H2O, HCl, NH3, CO2, CCl4
La­dungs­schwer­punk­te
Di­pol-Di­pol-Kräf­te
Was­ser­stoff­brü­cken
per­ma­nen­te Di­po­le
Ei­gen­schaf­ten von Stof­fen be­stehend aus Mo­le­kü­len mit po­la­ren Bin­dun­gen
z. B. Was­ser
Struk­tur-Ei­gen­schafts­be­zie­hung von Al­ka­n­o­len
Etha­nol, Gly­ce­rin
  • po­la­re Hy­droxy­grup­pe
  • Sie­de- und Schmelz­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit
  • Vis­ko­si­tät

BPE 2.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Me­tall­bin­dung und er­läu­tern die ver­schie­de­nen Ei­gen­schaf­ten der Me­tal­le.

Me­tall­git­ter
Elek­tro­nen­gas­mo­dell

Struk­tur-Ei­gen­schafts­be­zie­hung von Me­tal­len
z. B. Me­tal­le in Smart­pho­nes, Pro­ble­ma­tik von Elek­tro­schrott
  • elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit
  • Wär­me­leit­fä­hig­keit
  • Ver­form­bar­keit
  • me­tal­li­scher Glanz
  • Schmelz- und Sie­de­tem­pe­ra­tur

BPE 2.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Io­nen­bil­dung und Io­nen­bin­dung und er­läu­tern die ver­schie­de­nen Ei­gen­schaf­ten der Sal­ze durch ih­ren Auf­bau.

Io­nen­bil­dung
Io­ni­sie­rungs­en­er­gie, Elek­tro­nen­af­fi­ni­tät
Io­nen­la­dung, Kat­io­nen, Anio­nen
Io­nen­bin­dung

  • Elek­tro­ne­ga­ti­vi­täts­dif­fe­renz
  • Ver­hält­nis­for­mel
  • No­men­kla­tur von Me­tall­ha­lo­gen­iden und ‑oxi­den

Io­nen­git­ter

  • Cou­lom­b'sche Kräf­te
Ab­hän­gig­keit von Io­nen­la­dung und ‑ra­di­us
  • Git­te­r­ener­gie

Struk­tur-Ei­gen­schafts­be­zie­hung von Sal­zen
z. B. Sport­ge­trän­ke, Infu­si­ons­lö­sun­gen
  • Schmelz­tem­pe­ra­tu­ren
  • Lö­se­ver­hal­ten und Hy­drata­ti­ons­ener­gie
  • elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit
  • Sprö­dig­keit


BPE 3

Che­mi­sche Re­ak­ti­on: stoff­li­che und en­er­ge­ti­sche Zu­sam­men­hän­ge

10

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ken­nen, dass mit ei­ner che­mi­schen Re­ak­ti­on stoff­li­che und en­er­ge­ti­sche Um­sät­ze ver­bun­den sind. Sie er­fas­sen die Stoff­um­sät­ze quan­ti­ta­tiv, den En­er­gie­um­satz qua­li­ta­tiv.

BPE 3.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen auf. Sie er­mit­teln die Stoff­um­sät­ze ei­ner Re­ak­ti­on auf der Ba­sis von Stoff­men­gen­ver­hält­nis­sen und Kon­zen­tra­tio­nen.

Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen
Ein­füh­rung der Be­grif­fe

  • Mol-Be­griff
  • Stoff­men­ge
  • Mo­la­re Mas­se
  • Mo­la­res Vo­lu­men
  • Stoff­men­gen­kon­zen­tra­ti­on

Stö­chio­me­tri­sche Be­rech­nun­gen

BPE 3.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren den en­er­ge­ti­schen Ver­lauf che­mi­scher Re­ak­tio­nen an­hand von En­er­gie-Re­ak­ti­ons­we­g-Dia­gram­men.

Exo­ther­me und en­do­ther­me Re­ak­tio­nen

En­er­gie-Re­ak­ti­ons­we­g-Dia­gram­me

  • Re­ak­ti­ons­ent­hal­pie
  • Ak­ti­vie­rungs­en­er­gie

Ho­mo­ge­ne und he­te­ro­ge­ne Ka­ta­ly­se
z. B. Au­to­ka­ta­ly­sa­tor, En­zy­me
  • Ein­fluss auf die Ak­ti­vie­rungs­en­er­gie
  • En­er­gie-Re­ak­ti­ons­we­g-Dia­gramm

Jahr­gangs­stu­fe 1

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

30

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
di­gi­ta­le Dar­stel­lung von Mo­le­kül­mo­del­len
Koh­len­stoff­mo­di­fi­ka­tio­nen
Sei­fen und Ten­si­de
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 4

Che­mi­sche Re­ak­ti­on: Ki­ne­tik und Gleich­ge­wicht

15

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­ken­nen, dass über ver­schie­de­ne Fak­to­ren die Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit und die La­ge des che­mi­schen Gleich­ge­wichts ei­ner Re­ak­ti­on be­ein­flusst wer­den kön­nen. An Bei­spie­len ler­nen sie Mög­lich­kei­ten zur Op­ti­mie­rung von Re­ak­ti­ons­ab­läu­fen hin­sicht­lich ih­rer Wirt­schaft­lich­keit ken­nen.

BPE 4.1

Für ein Ex­pe­ri­ment zur Be­stim­mung der Ge­schwin­dig­keit ei­ner Re­ak­ti­on stel­len die Schü­le­rin­nen und Schü­ler das Kon­zen­tra­ti­on-Zeit-Dia­gramm dar und er­mit­teln da­mit die Mo­men­tan- und Durch­schnitts­ge­schwin­dig­keit.

Kon­zen­tra­ti­on-Zeit-Dia­gramm
z. B. Mar­mor und Salz­säu­re, Zink und Salz­säu­re
Ge­schwin­dig­keits­kon­stan­te

Mo­men­tan- und Durch­schnitts­re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit

BPE 4.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern den Ein­fluss ver­schie­de­ner Fak­to­ren auf die Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­keit.

Fak­to­ren

  • Tem­pe­ra­tur
  • Kon­zen­tra­ti­on
  • Zer­tei­lungs­grad

Kol­li­si­ons­theo­rie

Tem­pe­ra­tur­ab­hän­gig­keit der Ge­schwin­dig­keits­ver­tei­lung der Teil­chen
Max­wel­l-Boltz­man­n-Ver­tei­lung
Ein­satz ei­nes Ka­ta­ly­sa­tors

BPE 4.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Ein­stel­lung des che­mi­schen Gleich­ge­wichts auf­grund der An­glei­chung der Re­ak­ti­ons­ge­schwin­dig­kei­ten der Hin- und Rück­re­ak­ti­on. Mit­hil­fe des Mas­sen­wir­kungs­ge­set­zes er­mit­teln sie die Gleich­ge­wichts­kon­stan­te bzw. Gleich­ge­wichts­kon­zen­tra­tio­nen ei­nes ho­mo­ge­nen Gleich­ge­wichts.

Um­kehr­bar­keit von Re­ak­tio­nen
Mas­sen­wir­kungs­ge­setz
Gleich­ge­wichts­kon­stan­te Kc
Mo­del­l­ex­pe­ri­ment
Aus­beu­te­be­rech­nun­gen
z. B. Iod­was­ser­stof­f-Gleich­ge­wicht, oh­ne ge­misch­t­qua­dra­ti­sche Glei­chun­gen

BPE 4.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren mit dem Prin­zip von Le Chate­lier die Mög­lich­keit zur Be­ein­flus­sung der La­ge und der Ein­stel­lung des che­mi­schen Gleich­ge­wichts.

Prin­zip von Le Chate­lier

Be­ein­flus­sung der La­ge des Gleich­ge­wichts
durch Tem­pe­ra­tur- und Druck­än­de­rung
z. B. Bil­dung von Kes­sel­stein, Am­mo­niak­syn­the­se, Hoch­ofen­pro­zess
Be­ein­flus­sung der Ein­stel­lung des Gleich­ge­wichts
durch Kon­zen­tra­ti­ons­än­de­rung und Ein­satz ei­nes Ka­ta­ly­sa­tors

BPE 5

Che­mi­sche Re­ak­ti­on: Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zip

24

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den das Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zip auf che­mi­sche Re­ak­tio­nen mit Pro­to­nen- oder Elek­tro­nen­über­gän­gen an.

BPE 5.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Pro­to­nen­über­gän­ge mit­hil­fe des Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zips. An Bei­spie­len er­läu­tern sie Säu­re-Ba­se-Re­ak­tio­nen nach Brøn­sted und ge­ben kor­re­spon­die­ren­de Säu­re-Ba­se-Paa­re an.

Säu­re-Ba­se-Theo­rie nach Brøn­sted
Nach­weis von Oxo­ni­um-Ion, Hy­droxi­d-Ion
Pro­to­ly­se­glei­chun­gen
Kor­re­spon­die­ren­de Säu­re-Ba­se-Paa­re

Chlor­was­ser­stoff, Schwe­fel­säu­re, Sal­pe­ter­säu­re, Phos­phor­säu­re, Koh­len­säu­re
Am­mo­ni­ak, Na­tri­um­hy­droxid, Ka­li­um­hy­droxid, Cal­ci­um­hy­droxid

BPE 5.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Säu­re-Ba­se-Gleich­ge­wich­te und ord­nen da­mit Säu­ren und Ba­sen nach ih­rer Stär­ke. Sie er­klä­ren den Zu­sam­men­hang zwi­schen dem pH-Wert und der Au­to­pro­to­ly­se des Was­sers und er­mit­teln die pH-Wer­te von Lö­sun­gen ein­pro­to­ni­ger star­ker Säu­ren und Ba­sen rech­ne­risch. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Wir­kungs­wei­se von Puf­fer­sys­te­men.

Am­ph­oly­te
Au­to­pro­to­ly­se des Was­sers
pH-Wert
pKW, pKS, pKB

pH-Wer­t-Be­rech­nung ein­pro­to­ni­ger star­ker Säu­ren und Ba­sen

Puf­fer­sys­te­me im All­tag, z. B. Puf­fer im Blut
oh­ne Be­rech­nun­gen

BPE 5.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler for­mu­lie­ren die Neu­tra­li­sa­ti­on als Re­ak­ti­on zwi­schen Säu­ren und Ba­sen und be­nen­nen die ent­ste­hen­den Sal­ze. Sie wer­ten Säu­re-Ba­se-Ti­tra­tio­nen zur Kon­zen­tra­ti­ons­be­stim­mung aus.

Neu­tra­li­sa­ti­ons­re­ak­tio­nen
Salz­säu­re-Na­tron­lau­ge-Ti­tra­ti­on mit In­di­ka­tor

BPE 5.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Elek­tro­nen­über­gän­ge an­hand des Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zips und er­läu­tern da­mit Re­dox­re­ak­tio­nen. Sie stel­len mit­hil­fe von Oxi­da­ti­ons­zah­len Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen auf.

Oxi­da­ti­ons­zah­len
Re­dox­re­ak­tio­nen in sau­ren, neu­tra­len und al­ka­li­schen Lö­sun­gen
Re­duk­ti­ons- und Oxi­da­ti­ons­mit­tel
Kor­re­spon­die­ren­de Re­dox­paa­re

BPE 6

Auf­bau und Ei­gen­schaf­ten or­ga­ni­scher Stof­fe und ih­rer Teil­chen: Koh­len­was­ser­stof­fe

9

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den das Struk­tur-Ei­gen­schafts-Prin­zip auf ge­sät­tig­te und ungesät­tig­te Koh­len­was­ser­stof­fe an, d. h. sie lei­ten aus dem Auf­bau der Mo­le­kü­le die Ei­gen­schaf­ten der ent­spre­chen­den Stof­fe ab.

BPE 6.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben an­hand der No­men­kla­tur nach IU­PAC die Ord­nungs­prin­zi­pi­en ge­rad­ket­ti­ger und ver­zweig­ter Al­ka­ne und Al­ke­ne.

Struk­tur und No­men­kla­tur ge­rad­ket­ti­ger und ver­zweig­ter Al­ka­ne und Al­ke­ne
Kon­sti­tu­ti­on­s­i­so­me­rie
E-Z-I­so­me­rie
bis C20
vgl. BPE 2

BPE 6.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Stof­f­ei­gen­schaf­ten und de­ren Än­de­run­gen in­ner­halb der ho­mo­lo­gen Rei­he der Al­ka­ne und Al­ke­ne. Sie be­schrei­ben und ver­glei­chen das Re­ak­ti­ons­ver­hal­ten ge­sät­tig­ter und un­ge­sät­tig­ter Koh­len­was­ser­stof­fe.

Ei­gen­schaf­ten (auch für ver­zweig­te Koh­len­was­ser­stof­fe)
vgl. BPE 2
  • Schmelz- und Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit
  • Vis­ko­si­tät

Re­ak­ti­ons­ver­hal­ten

  • voll­stän­di­ge und un­voll­stän­di­ge Ver­bren­nung
  • ra­di­ka­li­sche Sub­sti­tu­ti­on mit Me­cha­nis­mus

  • elek­tro­phi­le Ad­di­ti­on mit Me­cha­nis­mus
  • Nach­weis der Dop­pel­bin­dung zwi­schen Koh­len­stof­f-A­to­men
z. B. Ha­lo­ge­ne, Ha­lo­gen­was­ser­stof­fe, Was­ser

BPE 7

Auf­bau und Ei­gen­schaf­ten or­ga­ni­scher Stof­fe und ih­rer Teil­chen: Ver­bin­dun­gen mit funk­tio­nel­len Grup­pen

27

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den das Struk­tur-Ei­gen­schafts-Prin­zip auf or­ga­ni­sche Stof­fe mit funk­tio­nel­len Grup­pen an.

BPE 7.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben an­hand der No­men­kla­tur die Ord­nungs­prin­zi­pi­en von Al­ka­n­o­len.

Struk­tur und No­men­kla­tur ein­wer­ti­ger und mehr­wer­ti­ger Al­ka­n­o­le
vgl. BPE 2
z. B. Gly­kol, Gly­ce­rin, Sor­bit, Xy­lit
Hy­droxy­grup­pe als funk­tio­nel­le Grup­pe
Pri­mä­re, se­kun­dä­re und ter­tiä­re Al­ka­n­o­le

BPE 7.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Stof­f­ei­gen­schaf­ten der Al­ka­n­o­le und be­grün­den de­ren Än­de­run­gen in­ner­halb der ho­mo­lo­gen Rei­he und in Be­zie­hung zur funk­tio­nel­len Grup­pe.

Ei­gen­schaf­ten
vgl. BPE 2
Hin­weis auf To­xi­zi­tät
  • Schmelz- und Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit
  • Vis­ko­si­tät

Re­ak­ti­ons­ver­hal­ten:
Oxi­dier­bar­keit von pri­mä­ren, se­kun­dä­ren und ter­tiä­ren Al­ka­n­o­len

BPE 7.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben an­hand der No­men­kla­tur die Ord­nungs­prin­zi­pi­en aus­ge­wähl­ter Car­bonyl­ver­bin­dun­gen.

Struk­tur und No­men­kla­tur der Al­ka­na­le und Al­ka­no­ne als Oxi­da­ti­ons­pro­duk­te der Al­ka­n­o­le
z. B. Etha­nal, Pro­panon (auch Tri­vi­al­na­men)
Car­bonyl­grup­pe: Alde­hyd- und Ke­to­grup­pe

BPE 7.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Stof­f­ei­gen­schaf­ten der Al­ka­na­le und Al­ka­no­ne und be­grün­den de­ren Än­de­run­gen in­ner­halb der ho­mo­lo­gen Rei­he und in Be­zie­hung zur funk­tio­nel­len Grup­pe. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben und for­mu­lie­ren ty­pi­sche Nach­weis­re­ak­tio­nen.

Ei­gen­schaf­ten
Hin­weis auf To­xi­zi­tät
  • Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit

Re­ak­ti­ons­ver­hal­ten:
Oxi­dier­bar­keit von Al­ka­na­len und Al­ka­no­nen

Nach­weis­re­ak­tio­nen:
Fehling‑, Tol­len­s-Pro­be

BPE 7.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben an­hand der No­men­kla­tur die Ord­nungs­prin­zi­pi­en von Car­bon­säu­ren und ih­rer De­ri­va­te.

Struk­tur und No­men­kla­tur der Car­bon­säu­ren
Car­boxy­grup­pe

Aus­ge­wähl­te Car­bon­säu­ren mit meh­re­ren un­d/o­der un­ter­schied­li­chen funk­tio­nel­len Grup­pen
Milch­säu­re, Oxal­säu­re, Zi­tro­nen­säu­re

BPE 7.6

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Stof­f­ei­gen­schaf­ten der Car­bon­säu­ren und ih­rer De­ri­va­te so­wie de­ren Än­de­run­gen auf­grund struk­tu­rel­ler Be­son­der­hei­ten.
Sie be­schrei­ben und for­mu­lie­ren ty­pi­sche Re­ak­tio­nen der Car­bon­säu­ren.

Ei­gen­schaf­ten

  • Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit

Re­ak­ti­ons­ver­hal­ten

  • Pro­to­ly­se, Ein­fluss in­duk­ti­ver und me­so­me­rer Ef­fek­te

  • Ve­r­es­te­rung
oh­ne Me­cha­nis­mus

BPE 7.7

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­nen­nen Es­ter und for­mu­lie­ren de­ren Struk­tur­for­meln an­hand vor­ge­ge­be­ner No­men­kla­tur­re­geln. Sie er­klä­ren und ver­glei­chen die Stof­f­ei­gen­schaf­ten von Eduk­ten und Pro­duk­ten der Es­ter­bil­dung und die Be­din­gun­gen ei­ner Es­ter­syn­the­se.

Struk­tur und No­men­kla­tur der Es­ter
Es­ter­grup­pe
Ei­gen­schaf­ten (auch Ver­gleich mit Al­ka­n­o­len und Car­bon­säu­ren)

Es­ter­syn­the­se

BPE 7.8

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­nen­nen Fet­te als Trigly­ce­r­ide und for­mu­lie­ren de­ren Struk­tur­for­meln an­hand vor­ge­ge­be­ner No­men­kla­tur­re­geln. Sie er­klä­ren be­son­de­re Ei­gen­schaf­ten der Fet­te und de­ren Be­deu­tung.

Struk­tur der Trigly­ce­r­ide
Ge­sät­tig­te und un­ge­sät­tig­te Fett­säu­ren

es­sen­zi­el­le Fett­säu­ren, Trans­fet­te
Ei­gen­schaf­ten

  • Schmelz­be­reich
  • Lös­lich­keit
  • Fett­här­tung

Jahr­gangs­stu­fe 2

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

24

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­den
Wie­der­ho­len
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Bier­her­stel­lung
Zu­cker­aus­tausch­stof­fe
Kunst­stof­fe: Kleb­stof­fe, Kau­tschuk und Gum­mi, Re­cy­clin­g-Fil­amen­te
Io­nen­nach­wei­se: Ei­sen‑, Ni­trat‑, Phos­pha­tio­nen
Chro­ma­to­gra­fie
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung Fä­cher ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 8

Struk­tur und Ei­gen­schaf­ten na­tür­li­cher und syn­the­ti­scher Ma­kro­mo­le­kü­le und ih­rer Bau­stei­ne

24

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den ih­re Kennt­nis­se in der or­ga­ni­schen Che­mie auf na­tür­li­che und syn­the­ti­sche Ma­kro­mo­le­kü­le an. Sie ver­tie­fen ihr Wis­sen über den räum­li­chen Bau von Mo­le­kü­len so­wie über den Zu­sam­men­hang zwi­schen Mo­le­kül­struk­tur und Ei­gen­schaf­ten der Stof­fe und er­lan­gen da­durch ein dif­fe­ren­zier­tes Ver­ständ­nis von Struk­tur-Ei­gen­schaf­ten-Be­zie­hun­gen. Auf die­ser Grund­la­ge tref­fen sie be­grün­de­te Ent­schei­dun­gen in All­tags­si­tua­tio­nen.

BPE 8.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­nen­nen aus­ge­wähl­te Mo­no­sac­cha­ri­de und stel­len ih­re Struk­tur dar. Sie er­klä­ren den Ring­schluss als Hal­bace­tal­bil­dung. Sie be­schrei­ben die Bil­dung und die Struk­tur von Di- und Po­ly­sac­cha­ri­den und be­ur­tei­len die All­tags­re­le­vanz ei­nes Koh­len­hy­drats an ei­nem aus­ge­wähl­ten Bei­spiel.

Mo­no­sac­cha­ri­de: Glu­co­se, Fruc­to­se, Ga­lac­to­se
Fo­to­syn­the­se
Fi­scher­pro­jek­ti­on, Ring­form (α/β-D-G­lu­co­se)
asym­me­tri­sches C-A­tom
Di­sac­cha­ri­de: Sac­cha­ro­se, Mal­to­se, Lac­to­se
z. B. Zu­cker­ge­win­nung, Bier­her­stel­lung
z. B. Lac­to­s­ein­to­le­ranz
Gly­ko­si­di­sche Bin­dung

Po­ly­sac­cha­ri­de: Stär­ke, Cel­lu­lo­se
Stär­ken­ach­weis, z. B. Stär­ke­fo­lie

BPE 8.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Struk­tur von Ami­no­säu­ren. Sie er­klä­ren die Ent­ste­hung der Pep­tid­bin­dung als Kon­den­sa­ti­ons­re­ak­ti­on und er­läu­tern die Pri­mär-, Se­kun­där-, Ter­ti­är- und Quar­t­är­struk­tur von Pro­te­inen.

All­ge­mei­ne Struk­tur der Ami­no­säu­ren
Pep­tid­bin­dung

Pro­te­in­struk­tur: Pri­mär‑, Se­kun­där‑, Ter­ti­är‑, Quar­t­är­struk­tur
z. B. Hä­mo­glo­bin, In­su­lin, En­zy­me
De­na­tu­rie­rung

BPE 8.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben un­ter­schied­li­che Syn­the­se­mög­lich­kei­ten von Kunst­stof­fen aus den Mo­no­me­ren und er­klä­ren ih­re Ein­tei­lung nach Werk­stof­f­ei­gen­schaf­ten.

Po­ly­me­ri­sa­te: PVC, PE

Po­ly­kon­den­sa­te: Po­ly­ami­de, Po­ly­es­ter
PLA – 3D-Druck-Fil­ament, Weich­ma­cher, Ny­lon
Ther­mo­plas­te, Elast­o­me­re, Du­ro­plas­te

Re­cy­cling
Um­welt­be­las­tung durch Kunst­stof­fe

BPE 9

En­er­gie­kon­zept

21

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­tie­fen ih­re Er­fah­run­gen, dass Ener­gie bei Re­ak­ti­ons­ab­läu­fen ei­ne wich­ti­ge Rol­le spielt. Sie un­ter­su­chen Re­ak­ti­ons­ab­läu­fe un­ter en­er­ge­ti­schen Ge­sichts­punk­ten und ent­wi­ckeln ein Ver­ständ­nis da­für, wie en­er­ge­ti­sche Pa­ra­me­ter den Ab­lauf ei­ner che­mi­schen Re­ak­ti­on be­ein­flus­sen. Sie über­tra­gen das Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zip auf elek­tro­che­mi­sche Vor­gän­ge und dis­ku­tie­ren die Be­deu­tung der Elek­tro­che­mie in­ner­halb der En­er­gie­ver­sor­gung.

BPE 9.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den En­er­gie­um­satz bei che­mi­schen Re­ak­tio­nen quan­ti­ta­tiv. Als be­stim­men­de Re­ak­ti­ons­prin­zi­pi­en er­klä­ren sie Ent­hal­pie und En­tro­pie und er­mit­teln die­se rech­ne­risch. Sie be­grün­den die Rich­tung ei­ner Re­ak­ti­on mit­hil­fe der frei­en Ent­hal­pie.

Stan­dard­bil­dungs­ent­hal­pie, Satz von Hess
Stan­dar­dre­ak­ti­ons­ent­hal­pie

Ka­lo­ri­me­trie

Stan­dar­dre­ak­ti­ons­en­tro­pie

Freie Re­ak­ti­ons­ent­hal­pie
Gibbs-Helm­holt­z-Glei­chung
Ex­ergo­nisch und end­ergo­nisch
tech­ni­sche Pro­zes­se

BPE 9.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau ei­nes gal­va­ni­schen Ele­ments und ei­ner Elek­tro­ly­se­zel­le und for­mu­lie­ren die Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen der ab­lau­fen­den Re­dox­pro­zes­se. Sie er­mit­teln die Span­nung gal­va­ni­scher Ele­men­te un­ter Stan­dard­be­din­gun­gen. Sie be­grün­den die Nut­zung elek­tro­che­mi­scher Vor­gän­ge in der Tech­nik. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die che­mi­schen Vor­gän­ge der Me­tall­kor­ro­si­on.

Elek­tro­che­mi­sche Span­nungs­rei­he

Gal­va­ni­sches Ele­ment: Halb­zel­len, Stan­dard­was­ser­stoff­halb­zel­le
z. B. Da­ni­el­l-Ele­ment
Stan­dard­po­ten­zia­le

Bat­te­ri­en
Pri­mä­r­ele­men­te, Se­kun­dä­r­ele­men­te
Ak­ku­mu­la­to­ren
z. B. Blei­ak­ku­mu­la­tor, Li­thi­um-Io­nen-Ak­ku­mu­la­tor
Brenn­stoff­zel­le

Elek­tro­ly­se
z. B. Alu­mi­ni­um-Schmelz­flus­s­elek­tro­ly­se, Re­cy­cling
Kor­ro­si­on durch Säu­ren und Sau­er­stoff

Kor­ro­si­ons­schutz
Op­fe­ran­ode
Pas­si­vie­rung, Me­tall­über­zug

BPE 10

Che­mie in Wis­sen­schaft, For­schung und An­wen­dung

15

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen aus­ge­wähl­te che­mi­sche Pro­duk­te und ak­tu­el­le Tech­no­lo­gi­en be­son­ders auch im Be­reich der En­er­gie­the­ma­tik ken­nen und dis­ku­tie­ren dar­an öko­lo­gi­sche und öko­no­mi­sche As­pek­te.

BPE 10.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben ty­pi­sche che­mi­sche Ar­beits­wei­sen und er­klä­ren ex­em­pla­risch aus­ge­wähl­te Ana­ly­sen und Syn­the­sen. Sie dis­ku­tie­ren ak­tu­el­le Tech­no­lo­gi­en un­ter öko­lo­gi­schen und öko­no­mi­schen Ge­sichts­punk­ten und ver­glei­chen ver­schie­de­ne En­er­gie­trä­ger.

Qua­li­ta­ti­ve und quan­ti­ta­ti­ve Ana­ly­se
Schü­ler­ex­pe­ri­men­te
  • Io­nen­nach­weis: Chlo­rid‑, Bro­mid‑, Car­bo­nat‑, Am­mo­ni­um-Ion

  • in­stru­men­tel­le Ana­ly­sen
z. B. Zu­cker­ge­halt und Was­ser­ge­halt
Syn­the­sen
z. B. Fruch­tes­ter, Ace­tyl­sa­li­cyl­säu­re, Ny­lon
Tech­no­lo­gi­en
z. B. Am­mo­ni­ak-Her­stel­lung
Kunst­stoff­ver­ar­bei­tung
au­ßer­schu­li­scher Lern­ort
Fos­si­le und al­ter­na­ti­ve En­er­gie­trä­ger
z. B. Ver­füg­bar­keit, Heiz­wer­te, Wir­kungs­grad, En­er­gie­kos­ten, Treib­haus­ga­se

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 das Wie­der­ge­ben von Sach­ver­hal­ten und Kennt­nis­sen im ge­lern­ten Zu­sam­men­hang so­wie das An­wen­den und Be­schrei­ben ge­üb­ter Ar­beits­tech­ni­ken und Ver­fah­ren.
An­for­de­rungs­be­reich II um­fasst das selbst­stän­di­ge Aus­wäh­len, An­ord­nen, Ver­ar­bei­ten, Er­klä­ren und Dar­stel­len be­kann­ter Sach­ver­hal­te un­ter vor­ge­ge­be­nen Ge­sichts­punk­ten in ei­nem durch Übung be­kann­ten Zu­sam­men­hang und das selbst­stän­di­ge Über­tra­gen und An­wen­den des Ge­lern­ten auf ver­gleich­ba­re neue Zu­sam­men­hän­ge und Sach­ver­hal­te.
An­for­de­rungs­be­reich III um­fasst das Ver­ar­bei­ten kom­ple­xer Sach­ver­hal­te mit dem Ziel, zu selbst­stän­di­gen Lö­sun­gen, Ge­stal­tun­gen oder Deu­tun­gen, Fol­ge­run­gen, Ver­all­ge­mei­ne­run­gen, Be­grün­dun­gen und Wer­tun­gen zu ge­lan­gen. Da­bei wäh­len die Schü­le­rin­nen und Schü­ler selbst­stän­dig ge­eig­ne­te Ar­beits­tech­ni­ken und Ver­fah­ren zur Be­wäl­ti­gung der Auf­ga­be, wen­den sie auf ei­ne neue Pro­blem­stel­lung an und re­flek­tie­ren das ei­ge­ne Vor­ge­hen.
Ope­ra­tor Er­läu­te­rung Zu­ord­nung
AFB
ab­lei­ten
auf der Grund­la­ge von Er­kennt­nis­sen oder Da­ten sach­ge­rech­te Schlüs­se zie­hen
II
ab­schät­zen
durch be­grün­de­te Über­le­gun­gen Grö­ßen­wer­te an­ge­ben
II
ana­ly­sie­ren
wich­ti­ge Be­stand­tei­le, Ei­gen­schaf­ten oder Zu­sam­men­hän­ge auf ei­ne be­stimm­te Fra­ge­stel­lung hin her­aus­ar­bei­ten und ei­nen Sach­ver­halt ex­pe­ri­men­tell prü­fen
II, III
auf­stel­len, for­mu­lie­ren
che­mi­sche For­meln, Glei­chun­gen, Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen (Wort- oder For­mel­glei­chun­gen) oder Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­men ent­wi­ckeln
I, II
Hy­po­the­sen auf­stel­len
ei­ne Ver­mu­tung über ei­nen un­be­kann­ten Sach­ver­halt for­mu­lie­ren, die fach­lich fun­diert be­grün­det wird
II, III
an­ge­ben, nen­nen
For­meln, Re­geln, Sach­ver­hal­te, Be­grif­fe oder Da­ten oh­ne Er­läu­te­rung auf­zäh­len bzw. wie­der­ge­ben
I
aus­wer­ten
Be­ob­ach­tun­gen, Da­ten, Ein­zel­er­geb­nis­se oder In­for­ma­tio­nen in ei­nen Zu­sam­men­hang stel­len und dar­aus Schluss­fol­ge­run­gen zie­hen
II, III
be­grün­den
Grün­de oder Ar­gu­men­te für ei­ne Vor­ge­hens­wei­se oder ei­nen Sach­ver­halt nach­voll­zieh­bar dar­stel­len
II
be­rech­nen
Die Be­rech­nung ist aus­ge­hend von ei­nem An­satz dar­zu­stel­len.
I, II
be­schrei­ben
Be­ob­ach­tun­gen, Struk­tu­ren, Sach­ver­hal­te, Me­tho­den, Ver­fah­ren oder Zu­sam­men­hän­ge struk­tu­riert und un­ter Ver­wen­dung der Fach­spra­che for­mu­lie­ren
I, II
be­ur­tei­len
Das zu fäl­len­de Sa­chur­teil ist mit­hil­fe fach­li­cher Kri­te­ri­en zu be­grün­den.
II, III
be­wer­ten
Das zu fäl­len­de Wert­ur­teil ist un­ter Be­rück­sich­ti­gung ge­sell­schaft­li­cher Wer­te und Nor­men zu be­grün­den.
II, III
dar­stel­len
Struk­tu­ren, Sach­ver­hal­te oder Zu­sam­men­hän­ge struk­tu­riert und un­ter Ver­wen­dung der Fach­spra­che for­mu­lie­ren, auch mit­hil­fe von Zeich­nun­gen und Ta­bel­len
I, II
deu­ten, in­ter­pre­tie­ren
na­tur­wis­sen­schaft­li­che Er­geb­nis­se, Be­schrei­bun­gen und An­nah­men vor dem Hin­ter­grund ei­ner Fra­ge­stel­lung oder Hy­po­the­se in ei­nen nach­voll­zieh­ba­ren Zu­sam­men­hang brin­gen
II, III
dis­ku­tie­ren
Ar­gu­men­te zu ei­ner Aus­sa­ge oder The­se ein­an­der ge­gen­über­stel­len und ab­wä­gen
II, III
er­klä­ren
ei­nen Sach­ver­halt nach­voll­zieh­bar und ver­ständ­lich ma­chen, in­dem man ihn auf Re­geln und Ge­setz­mä­ßig­kei­ten zu­rück­führt
II
er­läu­tern
ei­nen Sach­ver­halt ver­an­schau­li­chend dar­stel­len und durch zu­sätz­li­che In­for­ma­tio­nen ver­ständ­lich ma­chen
II, III
er­mit­teln
ein Er­geb­nis oder ei­nen Zu­sam­men­hang rech­ne­risch, gra­fisch oder ex­pe­ri­men­tell be­stim­men
II
her­lei­ten
mit­hil­fe be­kann­ter Ge­setz­mä­ßig­kei­ten ei­nen Zu­sam­men­hang zwi­schen che­mi­schen bzw. phy­si­ka­li­schen Grö­ßen her­stel­len
II, III
ord­nen
Be­grif­fe oder Ge­gen­stän­de auf der Grund­la­ge be­stimm­ter Merk­ma­le sys­te­ma­tisch ein­tei­len
I, II
pla­nen
zu ei­nem vor­ge­ge­be­nen Pro­blem (auch ex­pe­ri­men­tel­le) Lö­sungs­we­ge ent­wi­ckeln und do­ku­men­tie­ren
II
skiz­zie­ren
Sach­ver­hal­te, Pro­zes­se, Struk­tu­ren oder Er­geb­nis­se über­sicht­lich gra­fisch dar­stel­len
II
un­ter­su­chen
Sach­ver­hal­te oder Phä­no­me­ne mit­hil­fe fach­spe­zi­fi­scher Ar­beits­wei­sen er­schlie­ßen
II
ver­glei­chen
Ge­mein­sam­kei­ten und Un­ter­schie­de kri­te­ri­en­ge­lei­tet her­aus­ar­bei­ten
II
zeich­nen
Ob­jek­te gra­fisch ex­akt dar­stel­len
I, II
vgl. Bil­dungs­stan­dards in den Na­tur­wis­sen­schaf­ten für die All­ge­mei­ne Hoch­schul­rei­fe der KMK i. d. F. vom 18.06.2020

Fußleiste