10 - Mariengymnasium Jever
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Schulinternes Curriculum für den Chemieunterricht im Jahrgang <strong>10</strong> am <strong>Mariengymnasium</strong><br />
<strong>Jever</strong> (Beschlussversion vom 04.05.2009, Fassung vom 14.05.2009)<br />
Der Unterricht findet mit zwei Stunden pro Woche in den Chemieräumen statt. Damit umfasst der Chemieunterricht ca.<br />
80 Unterrichtsstunden.<br />
Die Planung erfolgte auf der Grundlage des „Kerncurriculum für das Gymnasium, Naturwissenschaften,<br />
Schuljahrgänge 5 –<strong>10</strong>“, 2007 unter Berücksichtigung der dort formulierten Kompetenzen.<br />
Von den von der Fachkonferenz festgelegten Unterrichtseinheiten kann eine einzelne Lehrkraft abweichen, sofern sie<br />
das Erreichen der jahrgangsbezogenen Kompetenzen gewährleistet. In diesem Fall muss die unterrichtliche<br />
Behandlung aller Kompetenzen dokumentiert werden.<br />
Die Unterrichtseinheit „Saure und alkalische Lösungen kann auch in die Unterrichtseinheit „Organische Chemie“ im<br />
Zusammenhang zur Stoffgruppe der Alkansäuren integriert werden.<br />
Ungelöste Probleme:<br />
Soll der Begriff „Base“ eingeführt werden?<br />
Lt. KC sind nur die Stoffklassen der Alkane/Alkanole verbindlich. Sollen wir die Stoffklassen der Alkene und der<br />
Oxidationsprodukte der Alkanole weglassen (diese sind auch im Oberstufen-KC enthalten)? Dann müssten<br />
allerdings die Redoxreaktionen als Elektronenübertragungsreaktionen (verbindlich) an anderer Stelle behandelt<br />
werden. Man könnte die Betrachtung auch auf die Betrachtung der C2-Abkömmlinge Ethen, Ethin, Ethanal und<br />
Ethansäure beschränken.<br />
Man könnte die UE „Saure und alkalische Lösungen auch in die UE „Organische Chemie“ im Zusammenhang mit<br />
den Alkansäuren integrieren.<br />
Formulieren wir mehr als vierbindige Atome in Strukturformeln (z.B. Schwefel im Schwefelsäuremolekül)?<br />
Verbindliche fachliche Inhalte<br />
H + /H3O + -Ionen, OH - -Ionen, pH-Skala, Satz von Avogadro, Nachweis von Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atomen in<br />
Verbindungen, Alkane und Alkanole, Isomerie, Molekülstruktur Alkane und Alkanole, zwischenmolekulare<br />
Wechselwirkungen: Dipol-Dipol, van der Waals, Wasserstoffbrücken, Säure-Base-Reaktion, Redoxreaktionen als<br />
Elektronenübertragungsreaktionen<br />
ständige Unterrichtsprinzipien<br />
Es gelten die in den Ausführungen zum Chemieunterricht im Jahrgang 6 formulierten ständigen Unterrichtsprinzipien.<br />
Weiterhin gilt:<br />
Zwischen Stoff- und Teilchenebene soll sprachlich streng unterschieden werden.<br />
Die Fachsprache soll in Alltagssprache übersetzt werden und umgekehrt.<br />
Der Begriff „Teilchen“ wird nach der Einführung der Begriffe „Atom“, „Ion“ und „Molekül“ am Ende der Klasse 8<br />
bzw. 9 durch diese ersetzt.<br />
Die Schüler protokollieren die Experimente. Dabei wird in jeder Klasse ein einheitliches, am Anfang des<br />
Schuljahres/Halbjahres festgelegtes Schema verwendet.<br />
Die Schüler benutzen die chemische Symbolsprache.<br />
Die Schüler setzen chemische Sachverhalte in Größengleichungen um und umgekehrt.<br />
Die Schüler wenden bei Berechnungen Größengleichungen an.<br />
Unterrichtseinheit: Saure und alkalische Lösungen (Laugen)<br />
Die Stoffeigenschaften verschiedener saurer Lösungen werden untersucht (zum Teil sind diese ja auch aus dem<br />
vorherigen Unterricht bekannt (z.B. Jahrgang 6)): evtl. saurer Geschmack (z.B. Ascorbinsäure für den Verzehr), pH-<br />
Wert kleiner 7, ätzende Wirkung auf verschiedene Metalle, Wasserstofffreisetzung bei Reaktion mit Metallen,<br />
elektrische Leitfähigkeit. Dabei stellt sich heraus, dass bestimmte Metalle von allen untersuchten Säuren aufgelöst<br />
werden, allerdings mit unterschiedlicher Geschwindigkeit, andere Metalle von keiner Säure aufgelöst werden. Die<br />
Untersuchung der Stoffeigenschaft „elektrische Leitfähigkeit“ wird auf reine Säuren ausgedehnt (z.B.<br />
Essigsäure/Citronensäureschmelze). Als Schlussfolgerung aus den Versuchen wird zwischen Säuren und sauren<br />
Lösungen unterschieden. Die Beobachtungen werden durch das Modell der Protolysereaktion als<br />
Protonenübertragungsreaktion erklärt (sollen grundsätzlich Oxonium-Ionen entstehen oder wollen wir vereinfachend<br />
Wasserstoff-Kationen entstehen lassen?). Die Säure-Theorie nach Arrhenius wird eingeführt. Oxonium-Ionen werden<br />
als für saure Lösungen charakteristische Ionen herausgestellt. Der Begriff der Stoffmengenkonzentration wird<br />
eingeführt und der Zusammenhang zwischen pH-Wert und Konzentration an Oxonium-Ionen wird z.B. anhand<br />
unterschiedlich konzentrierter Salzsäuren hergestellt. Eine Übersicht über die wichtigsten Säuren (Chlorwasserstoff,<br />
Salpetersäure, Essigsäure, Schwefelsäure...?), deren Summenformeln und die zugehörigen Säurerest-Anionen wird<br />
den Schülern gegeben.<br />
Die Wasserstoffentstehung bei einer Reaktion zwischen saurer Lösung und Metall wird erklärt. Die Reaktion zwischen<br />
Metalloxid und saurer Lösung wird untersucht (klappt gut mit Kupferoxid und Salzsäure) und erklärt (?).<br />
Alkalische Lösungen und deren Eigenschaften (pH-Wert größer 7) haben die Schüler bei der Untersuchung der<br />
Alkalimetalle im 9. Jahrgang und im 6. Jahrgang kennen gelernt. Natriumhydroxid wird als Ionenverbindung durch<br />
Untersuchung der Leitfähigkeit einer Natriumhydroxidschmelze identifiziert. Die Erkenntnisse werden auf<br />
Kaliumhydroxid und Lithiumhydroxid übertragen. Das Hydroxid-Anion wird als charakteristisches Ion in einer<br />
alkalischen Lösung herausgestellt. Der Begriff „Base“ wird eingeführt. Die Base-Theorie nach Arrhenius wird<br />
eingeführt. Der Zusammenhang zwischen pH-Wert und Konzentration an Hydroxid-Ionen wird z.B. anhand
unterschiedlich konzentrierter Natronlaugen hergestellt. Dabei wird der Begriff der Stoffmengenkonzentration<br />
verwendet.<br />
Salzsäure und Natronlauge werden unter Beobachtung des pH-Werts und der Temperatur zusammengegeben. Die<br />
Beobachtungen werden durch das Modell der exothermen Neutralisationsreaktion als Protonenübertragungsreaktion<br />
erklärt.<br />
Das Verfahren der Titration wird zur Bestimmung der Konzentration von sauren bzw. alkalischen Lösungen<br />
unbekannter Konzentration eingeführt und geübt. Eine Fehleranalyse ist obligatorisch.<br />
Unterrichtseinheit: Organische Chemie<br />
Der Begriff „Organische Chemie“ wird definiert. Die große Anzahl an organischen Verbindungen wird durch die<br />
Besonderheit im Aufbau und der Bindungsbildung von Kohlenstoff-Atomen erklärt.<br />
Alkane<br />
Methan (Erdgas) wird als Energieträger untersucht und durch qualitativen Nachweis der von Kohlenstoff- und<br />
Wasserstoff-Atomen als Bestandteil z.B. der Methan-Moleküle identifiziert, indem z. B. Methan verbrannt wird.<br />
Kohlenstoffdioxid (Kalkwasserprobe) und Wasser (Kondensation, Probe mit Kobaltchloridpapier) werden<br />
nachgewiesen.<br />
Anhand von Informationen über das verbrannte Methanvolumen, die Dichte von Methan und die Massen an<br />
entstehendem Kohlenstoffdioxid und Wasser wird die Summenformel von Methan bestimmt (quantitative Analyse).<br />
Das Verfahren wird an weiteren Kohlenwasserstoffen geübt. Zur Bestimmung der molaren Masse wird der Satz von<br />
Avogadro eingeführt und angewendet.<br />
Anhand der Summelformel wird die Lewis-Formel eines Methan-Moleküls aufgestellt. Der Bau eines Methan-Moleküls<br />
wird mit Hilfe des Elektronenpaarabstoßungsmodells bestimmt. Die homologe Reihe der Alkane wird eingeführt:<br />
Summenformeln bis Dodecan, Namen, allgemeine Summenformel, Molekülbau. Das Phänomen der Isomerie wird<br />
besprochen.<br />
Die Stoffeigenschaften der Alkane (Schmelz-, Siedetemperatur, Löslichkeit) werden betrachtet/untersucht und auf<br />
Teilchenebene durch die unpolaren Moleküle und das Modell der van-der-Waals-Bindungen erklärt. Dabei wird das<br />
Begriffspaar „hydrophob/hydrohil“ auf Stoffebene und das Paar „unpolar/polar“ auf Teilchenebene angewendet.<br />
Die chemische Eigenschaft der Brennbarkeit und damit die Bedeutung der Stoffe aus der Stoffgruppe der Alkane im<br />
Alltag als Energieträger wird herausgestellt: Methan als Bestandteil von Erdgas und Biogas, Ethan, Propan und Butan<br />
dienen als Brennstoffe zum Heizen, Kochen und in Feuerzeugen. Die Reaktionsgleichungen der<br />
Verbrennungsreaktionen werden formuliert und verallgemeinert.<br />
Die chemische Eigenschaft der Reaktion der Alkane mit Halogenen unter Lichteinfluss wird untersucht und durch den<br />
Reaktionstyp der radikalischen Substitution inklusive des Reaktionsmechanismus erklärt. Die Verwendungen der bei<br />
der Reaktion entstehenden Halogenalkane und die Stoffeigenschaft der ozonschädigenden Wirkung werden erarbeitet<br />
und erklärt. In diesem Zusammenhang wird die Funktion des Ozons in der hohen Atmosphäre erklärt.<br />
Alkene<br />
Die homologe Reihe der Alkene wird eingeführt: Summenformeln, Namen, allgemeine Summenformel, Molekülbau.<br />
Die chemische Eigenschaft der Reaktion der Alkene (Hexen ist in der Sammlung vorhanden) mit Halogenen ohne<br />
Lichteinfluss wird untersucht und durch den Reaktionstyp der (elektrophilen) Addition ohne Betrachtung des<br />
Reaktionsmechanismus erklärt.<br />
Alkanole/Alkanale/Alkanone/Alkansäuren<br />
Die homologe Reihe der Alkanole wird eingeführt: Summenformeln, Namen, allgemeine Summenformel, Molekülbau.<br />
Ethanol wird durch alkoholische Gärung hergestellt und durch Destillation als Reinstoff gewonnen. Die Wikungsweise<br />
von Ethanol auf den menschlichen Körper und die Folgen eines langfristigen Ethanolmissbrauchs werden erörtert. Der<br />
Blutalkoholgehalt wird in Abhängigkeit von getrunkenem Volumen, Ethanolgehalt und Körpermasse berechnet. Die<br />
Zeit zum Abbau des Blutalkoholgehalts wird berechnet. Die Regelungen der StVO bezüglich der Thematik „Fahren<br />
unter Alkoholeinfluss“ werden den Schülern vorgestellt. Die Löslichkeit von Alkanolen in hydrophilen und hydrophoben<br />
Lösungsmitteln wird untersucht und erklärt (verschiedene Formen der zwischenmolekularen Wechselwirkung).<br />
Die chemische Eigenschaft der Oxidierbarkeit primärer und sekundärer Alkanole wird praktisch untersucht und erklärt.<br />
Dazu wird der erweiterte Begriff der Redoxreaktion als Elektronenübertragungsreaktionen, evtl. zunächt an einem<br />
einfachen Beispiel aus der anorganischen Chemie (z.B. Reaktion von Magnesium und Brom), eingeführt und<br />
angewendet. Der Unterschied zwischen dem in der 8.Klasse benutzten Begriff der Redoxreaktion als<br />
Sauerstoffübertragungsreaktion und dem in der 9. Klasse benutzten Begriff wird verdeutlicht. Die Begriffe<br />
„Elektronendonator“ und „Elektronenakzeptor“ werden ebenso wie die Oxidationszahlen eingeführt und angewendet.<br />
Die Stoffgruppen der Alkanale/Alkanone/Alkansäuren werden als Oxidationsprodukte der Alkanole eingeführt:<br />
Summenformeln, Namen, allgemeine Summenformel, Molekülbau.