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Berufliche Schulen

Bildungsplanarbeit für die Beruflichen Gymnasien 2021

Chemie

Eingangsklasse, Jahrgangsstufen 1 und 2

Vorbemerkungen

Fachbezogene Vorbemerkungen

1. Fachspezifischer Bildungsauftrag (Bildungswert des Faches)
Die Naturwissenschaft Chemie liefert einen wesentlichen Beitrag zur Beantwortung der Frage, „was die Welt im Innersten zusammenhält“. Sie prägt durch ihre naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweise, durch Erkenntnisse und die daraus resultierenden Anwendungen grundlegend unsere moderne Gesellschaft und kulturelle „Identität“. Darüber hinaus ist die Chemie für die ökologische und ökonomische Entwicklung unserer Gesellschaft und als Grundlage vieler Berufe von besonderer Bedeutung.
Kennzeichnend für die Chemie ist – in der Beschreibung der stofflichen Welt – die wechselnde Betrachtung von Stoff- und Stoffumwandlungen sowohl auf der Stoff- als auch auf der Teilchenebene sowie die Verknüpfung beider Ebenen zur Erklärung von Phänomenen und Sachverhalten, auch unter energetischen Aspekten. Dazu nutzt die Chemie Experimente und Modelle über die Struktur und über den Ablauf von Stoffumwandlungen sowie die damit einhergehenden Energieumsätze.
Der Chemieunterricht der gymnasialen Oberstufe des Beruflichen Gymnasiums liefert einen fachlichen Zugang zur Beurteilung von Umwelt- Verbraucher- oder Alltagsfragen, von technischen Entwicklungen und Ressourcenfragen. Die Schülerinnen und Schüler beobachten und beschreiben Phänomene, bilden und überprüfen Hypothesen, führen experimentelle Untersuchungen durch und erfassen und interpretieren Daten.
Diese spezifischen Denk- und Arbeitsweisen in der Chemie führen zu einer besonderen Förderung kognitiver Fähigkeiten. Das selbstständige, sicherheitsgerechte Experimentieren, die Verwendung einer korrekten Fachsprache und das kriterien- und theoriengeleitete Argumentieren und Strukturieren fachwissenschaftlicher Erkenntnisse haben eine zentrale Bedeutung nicht nur innerhalb der Fachwissenschaft Chemie. Die Schülerinnen und Schüler transferieren und nutzen diese Denk- und Arbeitsweisen auch als Strategien in ihren Lebensalltag und in einer Vielzahl von Berufsfeldern oder Studiengängen.
Damit hat die „Chemische Bildung“ einen wesentlichen Einfluss auf den lebenslangen individuellen Kompetenzaufbau und stellt einen wichtigen Teilbereich der Allgemeinbildung dar. Schülerinnen und Schüler begegnen in ihrer Lebenswelt einer Vielzahl von Produkten der chemischen Industrie und aktuellen gesellschaftlichen Herausforderungen, die in einem chemischen Kontext stehen und gesellschaftspolitisch diskutiert werden. Deshalb ist Ziel eines zeitgemäßen Chemieunterrichtes, jeden Einzelnen zu befähigen, seiner Verantwortung in der durch die Naturwissenschaft Chemie geprägten Lebenswelt bewusst nachzukommen.

2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb, prozessbezogene Kompetenzen
Kompetenzorientierter Unterricht bietet die Möglichkeit, Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten selbstständig und nachhaltig aufzubauen, zu reflektieren und in verschiedenen Situationen verantwortungsvoll einzusetzen.
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln im aktiven Umgang mit spezifischen Inhalten die Kompetenzen, die für die Naturwissenschaften von zentraler Bedeutung sind. Erkenntnisse gewinnen, Kommunizieren und Bewerten stehen für Fähigkeiten und Fertigkeiten, die dafür charakteristisch sind. Naturwissenschaftlich fachkompetente Schülerinnen und Schüler verfügen über Sach‑, Erkenntnisgewinnungs‑, Kommunikations- und Bewertungskompetenz. Diese vier Kompetenzbereiche durchdringen einander und bilden gemeinsam die Fachkompetenz.
Die Sachkompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis naturwissenschaftlicher Konzepte, Theorien und Verfahren und der Fähigkeit, diese zu beschreiben und zu erklären sowie geeignet auszuwählen und zu nutzen, um Sachverhalte aus fach- und alltagsbezogenen Anwendungsbereichen zu verarbeiten.
Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen und in der Fähigkeit, diese zu beschreiben, zu erklären und zu verknüpfen, um Erkenntnisprozesse nachvollziehen oder gestalten zu können und deren Möglichkeiten und Grenzen zu reflektieren.
Die Kommunikationskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von Fachsprache, fachtypischen Darstellungen und Argumentationsstrukturen und in der Fähigkeit, diese zu nutzen, um fachbezogene Informationen zu erschließen, adressaten- und situationsgerecht darzustellen und auszutauschen.
Die Bewertungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von fachlichen und überfachlichen Perspektiven und Bewertungsverfahren und in der Fähigkeit, diese zu nutzen, um Aussagen bzw. Daten anhand verschiedener Kriterien zu beurteilen, sich dazu begründet Meinungen zu bilden, Entscheidungen auch auf ethischer Grundlage zu treffen und Entscheidungsprozesse und deren Folgen zu reflektieren.
Für nachhaltig gewinnbringendes Lernen ist es von großer Bedeutung, dass alle Kompetenzbereiche im Unterricht bewusst und ausgewogen gefördert werden. Die Kompetenzen entwickeln sich bei den Schülerinnen und Schülern über die Eingangsklasse und Jahrgangsstufen hinweg und werden im Bildungsplan vielfältig inhaltsbezogen konkretisiert.
Der Vielfalt naturwissenschaftlicher Phänomene liegen im Fach Chemie gemeinsame Prinzipien zugrunde, die sich als Basiskonzepte beschreiben lassen. Die Basiskonzepte für die Allgemeine Hochschulreife im Fach Chemie
  • Konzept vom Aufbau und von den Eigenschaften der Stoffe und ihrer Teilchen,
  • Konzept der chemischen Reaktion und
  • Energiekonzept

ermöglichen daher die Vernetzung und Systematisierung fachlicher Inhalte und deren Betrachtung aus verschiedenen Perspektiven aufgrund vergleichbarer Strukturierungselemente. Damit erleichtern sie kumulatives Lernen, den Aufbau von strukturiertem Wissen und die Erschließung neuer Inhalte. Das Fach Chemie ist im Besonderen durch eine Betrachtung der Analyse und Synthese von Stoffen, der Beschreibung ihres Aufbaus und ihrer Eigenschaften und energetischer Zusammenhänge gekennzeichnet, woraus die drei Basiskonzepte resultieren. Sie beziehen sich auf die Struktur der Stoffe, deren Umwandlungen durch chemische Reaktionen und die damit einhergehenden energetischen Prozesse.
Da die Kompetenzen in allen vier Bereichen nur an Fachinhalten erworben werden können, stellen die Basiskonzepte die Grundlage für die Entwicklung der naturwissenschaftlichen Kompetenz dar (vgl. Bildungsstandards im Fach Chemie für die Allgemeine Hochschulreife der KMK i. d. F. vom 18.06.2020).

3. Ergänzende fachliche Hinweise
Für den nachhaltigen Erwerb chemischer Fachkompetenzen ist die sachlogische Fachsystematik der Wissensgebiete mit lebensweltbezogenen Kontexten zu verknüpfen. Bei der Behandlung verschiedener Inhalte sind die zugrundeliegenden Basiskonzepte der Chemie zu berücksichtigen. Hierdurch kann den Schülerinnen und Schülern die systematische Wissensaneignung erleichtert werden, die sich nicht vordergründig an den chemischen Inhalten, sondern an den wesentlichen Konzepten der Chemie orientiert.
Der Chemieunterricht leistet durch die Gestaltung verschiedener Lehr- und Lernarrangements seinen Beitrag dazu,
  • bei den Schülerinnen und Schülern Interesse zu wecken und sie zu motivieren, Phänomene der Natur, der Technik und des Alltags aus chemischer Perspektive – zunehmend abstrakter und komplexer – zu betrachten,
  • lebensweltbezogene Aspekte einzubeziehen, z. B. durch die Auswahl von „Lerngegenständen“, die für die Schülerinnen und Schülern jetzt und im späteren Leben relevant sind,
  • die Methoden der Erkenntnisgewinnung mit Modellen zu reflektieren sowie die Grenzen dieser Modelle zu bewerten,
  • durch Demonstrations- und Schülerexperimente in systematischer Weise den empirischen Charakter der Naturwissenschaft Chemie zu verdeutlichen,
  • naturwissenschaftliche Sachverhalte fachsprachlich darzustellen, zu diskutieren und zu argumentieren und eine korrekte Fachsprache zu nutzen und einzufordern,
  • Schülerinnen und Schüler zu einem sicheren, zeitgemäßen und nachhaltigen Umgang mit Umwelt und Ressourcen im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung zu erziehen,
  • chemische Fragestellungen auch in Fächer übergreifenden Kontexten zu betrachten und zu bewerten,
  • bei den Schülerinnen und Schülern die Fähigkeit zu entwickeln, Inhalte verschiedener Quellen fachwissenschaftlich auszuwählen und zu beurteilen,
  • durch die Nutzung digitaler Medien Kompetenzen für das Lernen und Leben in einer digitalen Welt zu entwickeln,
  • zu erkennen und zu reflektieren, wie die Chemie unser Leben und die Gesellschaft in materieller, intellektueller und kultureller Hinsicht ständig verändert.

In der Eingangsklasse des Beruflichen Gymnasiums werden die Basiskonzepte aus der Sekundarstufe I in den drei Basiskonzepten für die Oberstufe weiterentwickelt. Insofern bildet die Eingangsklasse das Bindeglied zwischen der Sekundarstufe I und II.
Ein besonderes Augenmerk liegt dabei auf der BPE 1: Dort wiederholen und vertiefen die Schülerinnen und Schüler als Einstieg in den Oberstufenunterricht den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg an ausgewählten Beispielen und unterscheiden konsequent die Stoff- und Teilchenebene als die wechselnde Betrachtungsweise in der Chemie.
In der Jahrgangsstufe 1 und 2 wird die Fachkompetenz aus der Sekundarstufe I ergänzt und weiterentwickelt. Der Übergang von qualitativer zu quantitativer Beschreibung steht besonders bei der Betrachtung chemischer Reaktionen, auch unter energetischen und kinetischen Gesichtspunkten, im Vordergrund. Wesentliche Grundlagen der Kohlenstoffchemie werden auch auf sauerstoffhaltige Kohlenwasserstoffverbindungen erweitert und die Schülerinnen und Schüler damit befähigt, ihre Kenntnisse auf natürliche und synthetische Makromoleküle anzuwenden. Auf diesen Grundlagen treffen sie begründete Entscheidungen in Alltagssituationen.

Hinweise zum Umgang mit dem Bildungsplan
Der Bildungsplan zeichnet sich durch eine Inhalts- und eine Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie Inhalts- und Hinweisspalte konkretisiert werden. In den Zielformulierungen werden die jeweiligen fachspezifischen Operatoren als Verben verwendet. Operatoren sind handlungsinitiierende Verben, die signalisieren, welche Tätigkeiten beim Bearbeiten von Aufgaben erwartet werden. Die für das jeweilige Fach relevanten Operatoren sowie deren fachspezifische Bedeutung sind jedem Bildungsplan im Anhang beigefügt. Durch die kompetenzorientierte Zielformulierung mittels dieser Operatoren wird das Anforderungsniveau bezüglich der Inhalte und der zu erwerbenden Kompetenzen definiert. Die formulierten Ziele und Inhalte sind verbindlich und damit prüfungsrelevant. Sie stellen die Regelanforderungen im jeweiligen Fach dar. Die Inhalte der Hinweisspalte sind unverbindliche Ergänzungen zur Inhaltsspalte und umfassen Beispiele, didaktische Hinweise und Querverweise auf andere Fächer bzw. BPE.
Der VIP-Bereich des Bildungsplans umfasst die Vertiefung, individualisiertes Lernen sowie Projektunterricht. Im Rahmen der hier zur Verfügung stehenden Stunden sollen die Schülerinnen und Schüler bestmöglich unterstützt und bei der Weiterentwicklung ihrer personalen und fachlichen Kompetenzen gefördert werden. Die Fachlehrerinnen und Fachlehrer nutzen diese Unterrichtszeit nach eigenen Schwerpunktsetzungen auf Basis der fächerspezifischen Besonderheiten und nach den Lernvoraussetzungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler.
Der Teil „Zeit für Leistungsfeststellung“ des Bildungsplans berücksichtigt die Zeit, die zur Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung von Leistungsfeststellungen zur Verfügung steht. Dies kann auch die notwendige Zeit für die gleichwertige Feststellung von Schülerleistungen (GFS), Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.

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

Zeit für Leistungsfeststellung

10

70

80

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

Zeit für Leistungsfeststellung

15

105

120

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

Zeit für Leistungsfeststellung

12

84

96

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


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

Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg

Stuttgart, 23. Juli 2020
Lehrplanheft 1/2020
Bildungsplan für das Berufliche Gymnasium;
hier:
Berufliches Gymnasium der sechs- u. dreij. Aufbauform
Vom 23. Juli 2020
44 – 6512.- 240/211

I.

II.

Für das Berufliche Gymnasium gilt der als Anlage beigefügte Bildungsplan.
Der Bildungsplan tritt
für die Eingangsklasse am 1. August 2021
für die Jahrgangsstufe 1 am 1. August 2022
für die Jahrgangsstufe 2 am 1. August 2023
in Kraft.

Im Zeitpunkt des jeweiligen Inkrafttretens tritt der im Lehrplanheft 1/2003 veröffentlichte Lehrplan in diesem Fach vom 26. August 2003 (Az. 55-6512-240/92) außer Kraft.

Chemie
Berufliches Gymnasium der sechs- u. dreij. Aufbauform
K.u.U., LPH Nr. 1/2020 Reihe I Nr. 39
Band 1 vom 23.07.2020

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