Unterrichtsmaterialien Analytische Chemie: Ganze Werke Seite 2/2
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Chemie
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Pigmente
Kaum ein Alltagsprodukt kommt ohne Pigmente aus – sei es in Autolacken und -reifen, in Wandfarben oder in Zahncreme sowie vielen weiteren kosmetischen Produkten. Im Chemieunterricht ist das Thema Pigmente geeignet, um zentrale chemische Konzepte und Modellvorstellungen vermitteln. In diesem Themenheft wird der Bogen gespannt von bunten Alltagsanwendungen für Pigmente wie Schminken, Künstlerfarben, Lacken, Tattoos und Tuschkastenfarben, die phänomenorientiert auch schon im Anfangsunterricht oder in Projekten durchgeführt werden können, bis hin zu klassischen Verfahren der chemischen Analytik und den Modellvorstellungen, die für die Erklärung der Farbigkeit von Pigmenten wesentlich sind. Der Schwerpunkt der vorgestellten Beispiele liegt im Chemieunterricht der Sek. II liegt. Viele Anwendungsbereiche von Pigmenten können jedoch bereits in der Sek. I thematisiert werden. Aus dem Inhalt: Pigmente – aus fachlicher und chemiedidaktischer Perspektive Woraus bestehen Tuschkastenpigmente? Vielseitiges Titandioxid Pigmente und Kosmetik Tattoos – bunt, hip und gefährlich.
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Sofortkühlkompressen - eine Verknüpfung von Löseprozess und Energetik
Was tun bei einer Verstauchung oder Prellung? Eine Sofortkühlkompresse schafft schnelle Abhilfe: Sie hemmt mögliche Schwellungen und Entzündungsreaktionen. Doch weshalb kühlt die Kompresse? Welche Inhaltsstoffe werden verwendet? Und was passiert hier chemisch betrachtet? Diesen Fragen gehen Ihre Schüler in Kleingruppen auf den Grund.
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Holz
Angenehme Wärme, abgestrahlt von einem mit Holzscheiten beheizten Kachelofen und ein vertrauter Geruch frisch überarbeiteten Fichtenmobiliars sowie ein Fußboden aus soliden Eschenbohlen vermitteln das Bild einer authentischen Tiroler Bauernstube. Das alles war Schreibumgebung für den Beitrag über das Thema „Holz und zeitgemäßer Chemieunterricht“. Sie werden verstehen, dass man sich in diesem Rahmen dem Material und dem Werkstoff Holz recht innig verbunden fühlen kann. Einem zukunftsorientierten Bioraffineriekonzept zur thermischen oder technisch-chemischen Wandlung der Biomasse Holz hingegen fühlt man sich relativ weit entfernt. Mit einem Mal wird klar, dass Lernende gewiss eine ähnliche Kluft empfinden werden, wenn es um derartige Inhalte in der Schule geht. Die persönliche Begegnung mit dem Material Holz wird nicht von dem kargen Wort „Holz“ geprägt, sondern von einer ganzen Palette mehr oder minder vertrauter Holzprodukte. Sie reicht vom Streichholz über den Holzbleistift bis zum i- Pad-Gehäuse aus „Nobelholz“, der Pressspanplatte oder dem Holzmobiliar. Die Beiträge in diesem Themenheft zeigen ganz verschiedene Zugänge zum Kontext Holz und liefern Anregungen zur Behandlung des Themas in einem kompetenzorientierten Unterricht. Heinz Schmidkunz war sich dieses weitgesteckten didaktischen Rahmens für ein Themenheft über Holz wohl bewusst. Zielstrebig hat er Gedanken notiert und Literatur gesammelt und uns dieses Material -gewissermaßen als Vermächtnis- übereignet. So ist es uns Ehre und Freundesdienst zugleich, ihm dieses Heft posthum zu widmen.
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Körperpflege
Mit dem gesellschaftlich relevanten Thema Körperpflegemittel führen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler an eine Nahtstelle zwischen Alltagserfahrung und Naturwissenschaft Chemie. Diese Funktion wird an repräsentativen Themen, wie z. B. Hautpflegemitteln und Zahnhygiene, herausgestellt. Zugleich stehen experimentelle Untersuchungen an konkreten, authentischen Produkten im Mittelpunkt. Das schafft die Voraussetzung für einen Kompetenzzuwachs an deklarativem und prozeduralem Wissen und birgt zugleich ein reiches didaktisches Potential für die Kompetenzbereiche Kommunikation und Bewertung, wie die Beispiele zeigen. Ein besonderes Anliegen von Herausgebern und Autoren war es, interessante Fragen zu Produkteigenschaften mit fachwissenschaftlichen Methoden in einem problemorientierten Experimentalunterricht kompetent zu beantworten. Bei der Lösung dieser Aufgaben wurden wir von einem Kompetenzteam des Hauses Henkel AG nachhaltig unterstützt. Frau Dr. Ute Krupp, Herrn Dr. Peter Schmiedel, und Herrn Bernhard Banowski sei an dieser Stelle herzlichst gedankt. Damit Sie, liebe Kolleginnen und Kollegen, die gebotenen Anregungen auch in der Unterrichtspraxis nutzen können, hat die BASF den Bezug von Musterchemikalien ermöglicht.
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Bewerten
Ein ganzes Heft zum Kompetenzbereich Bewerten – „Ist dazu denn so viel zu sagen?“ – werden Sie jetzt vielleicht denken. Seitens der Fachdidaktik besteht schon seit Langem Konsens darüber, dass die Fähigkeit zu bewerten ein wesentlicher Bestandteil der scientific literacy ist. Die reale Praxis im Chemieunterricht spiegelt dies jedoch noch nicht wider. Zwar wird die pädagogische Bedeutung dieses Teils schulischer Bildung selbst nicht in Frage gestellt. Gegenüber dem „Fach Chemie“ wird der Kompetenzbereich Bewerten jedoch häufig als weniger wichtig und somit als fakultativ angesehen. Zudem bleibt angesichts voller Lehrpläne im regulären Fachunterricht kein Raum für die meisten der in der Literatur beschriebenen projektartig und fachübergreifend angelegten Unterrichtsbeispiele, so die immer wieder gehörte Argumentation. Was könnten nun die Ursachen für die augenscheinlich fehlende Akzeptanz und die zögerliche Einbindung in den Unterricht sein? Aus unserer Sicht steckt eine gehörige Portion Unsicherheit hinter dieser verbreiteten Haltung. Selbst, wenn der Willen um die Förderung von Bewertungskompetenz im Chemieunterricht da ist, fehlt es in vielen Fällen an den für die Integration nötigen Kenntnissen. Dies gilt sowohl für die Wahl geeigneter Themen als auch für die methodische Umsetzung im Unterricht. Rollenspiele, Gruppendiskussionen, fish bowls, Planspiele o. Ä. durchzuführen, kann bei Chemielehrern eben nicht als selbstverständlich vorausgesetzt werden. Die Beiträge in diesem Heft sollen Ihnen daher eine Hilfe sein und Sie ermutigen, gezielt Gelegenheiten in Ihren Unterricht einzuplanen, in denen Schüler auf der Grundlage ihres Fachwissens lernen, sich ein begründetes Urteil zu bilden.
Verwandte Themen
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Von der Dichte zum Zuckergehalt – dem Glühwein auf der Spur
Glühwein ist ein beliebtes Getränk auf dem Weihnachtsmarkt. Chemisch betrachtet handelt es sich um eine homogene Mischung, die die Möglichkeit bietet, im Rahmen des Themas „Identifizierung und Struktur von Stoffen und Teilchen“ untersucht zu werden. Die Schülerexperimente bieten eine breite Palette: vom Entfärben von Glühwein über eine qualitative und quantitative Zuckerbestimmung bis hin zur dünnschichtchromatografischen Analyse.
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Genetik verstehen
Dieses Buch richtet sich an MedizinerInnen, NaturwissenschafterInnen, biomedizinische Fachkräfte und Interessierte, die sich einen ersten Überblick über die molekularen Grundlagen des Lebens verschaffen möchten. Es erklärt in verständlicher Form die Grundlagen der Molekularbiologie. Viele Illustrationen sollen helfen, die beschriebenen Mechanismen zu verdeutlichen und zum Verständnis beizutragen. Ein gesondertes Kapitel gibt einen Überblick über übliche Methoden in der Arbeit mit Nukleinsäuren, wobei jede Technik mit verständnisfördernden Abbildungen erklärt wird. Im Anschluss werden die vorgestellten Techniken anhand von realen Beispielen aus der molekularen Diagnostik von Erkrankungen verdeutlicht. Zuletzt geben die Autoren Einblicke in bioethische Aspekte und die rechtlichen Grundlagen für die Durchführung von genetischen Analysen.
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Wo beginnt eigentlich Doping?
Wo beginnt eigentlich Doping? Chemische Analytik in einem kooperativen und gesellschaftskritisch-problemorientierten Chemieunterricht
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Chemie berechnen
"Chemie ist schrecklich, Rechnen ist mühsam, aber muss deshalb chemisches Rechnen schrecklich mühsam sein?" Ein Buch für Einsteiger in die Chemie ... ob für das Studium oder die Tätigkeit im chemischen Labor. Vorausgesetzt werden ausschließlich die Grundrechnungsarten. Alles Weitere wird ausführlich erklärt und anhand passender Rechenbeispiele Schritt für Schritt erläutert. Im Anschluss an jedes Kapitel finden sich zusätzliche Aufgaben entweder als Übungsmöglichkeit zur Selbstkontrolle oder als Arbeitsmaterial für die Lehre. Die Lösungen sind ebenfalls angegeben.
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Analytisch arbeiten
In einem alten Kinderlied heißt es „Die Wissenschaft hat festgestellt, festgestellt, dass Marmelade Fett enthält, …“. „Enthält Marmelade wirklich Fett?“ – „Mit welcher Methode hat die Wissenschaft das herausgefunden?“– „Welches Nachweismittel hat die Wissenschaft verwendet?“ – „Was ist eigentlich Fett?“ – „Wie viel Fett ist in Marmelade enthalten?“ – „Ist das Fett in Marmelade schädlich für meine Gesundheit“? – „Kann man das Fett aus der Marmelade entfernen?“ – „Welche Wissenschaft hat diese Glanzleistung vollbracht?“ Die Neugier, Stoffe zu analysieren, wissen zu wollen, was und wie viel von ETWAS in einer Stoffmenge enthalten ist, treibt Chemiker dazu, auch in Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftsdisziplinen immer genauere Untersuchungsmethoden zu entwickeln. Diese Neugier ist natürlich nicht ausschließlich „Selbstzweck“ (Grundlagenforschung), hinter ihr stehen auch handfeste wirtschaftliche Interessen (Anwendungsforschung). Längst sind qualitative und quantitative Analyse ergänzt durch den Begriff „instrumentell“, die moderne Analytik ist weit weg von phänomenologischer Beschreibung ihrer Untersuchungsgegenstände, von Lötrohrproben und Boraxperlen. Und trotzdem haben auch solche Verfahren ihre Berechtigung und das nicht nur in einem historisch-genetischen Unterrichtsgang. Die Einbindung analytischer Fragestellungen in den Unterricht aller Klassenstufen bietet neben vielfältigen Möglichkeiten zur Selbstständigkeit immer auch Gelegenheit zur Entwicklung eines Grundverständnisses naturwissenschaftlichen Arbeitens. Wir sind gefordert, bei unseren Schülerinnen und Schülern Neugier und planvolles Vorgehen ebenso zu entwickeln und zu fördern wie die Kompetenzen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Die Auseinandersetzung mit analytischen Fragestellungen ist sehr gut geeignet, diesen Anforderungen zu genügen.
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Chemie erleben
Haben Sie Chemie bisher immer als eine Form von (schwarzer) Magie wahrgenommen? Zu unrecht! Jedes Mal, wenn Sie photographieren, wenn Sie etwas waschen, kleben oder streichen, betreiben Sie Chemie - und Kochen ist ohnehin angewandte Biochemie. Das Buch behandelt die spezielle Chemie auf eine neue Art: Im anorganischen Teil werden die Struktur der Orbitale und das Periodensystem erklärt sowie die einzelnen Elemente besprochen, wobei der Schwerpunkt auf Verständnis und Zusammenhänge gelegt wird. Eine Vielzahl an Beispielen und Anwendungen aus dem Alltag sorgen für Anschaulichkeit (Spurenelemente und Ernährung, Ozon, Treibhauseffekt usw.). Der organische Abschnitt behandelt die Theorie der Reaktionsmechanismen, Isomerien, Nomenklatur u.ä. Darauf baut die spezielle organische Chemie auf. Im analytischen Teil werden Methoden vorgestellt, wobei nur die Grundprinzipien erklärt werden.
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Zink
Das Element Zink und seine Verbindungen besitzen für den Chemieunterricht eine große Bedeutung. Grund hierfür sind vor allem die interessanten Eigenschaften des Metalls und seiner Verbindungen sowie die vielen Anwendungsbereiche im Alltag, in der Industrie und in der Wirtschaft. Erst im ausgehenden Mittelalter erkannte man, dass es sich bei dem Element Zink um ein eigenständiges Metall handelt; in Form von Messing (d. h. als Legierung mit Kupfer) wurde es jedoch schon lange Zeit vorher von den Römern für Münzprägungen verwendet. Das elementare Zink ist ein unedles Metall und zeigt deshalb eine große Reaktionsbereitschaft mit vielen Stoffen. Dies ist sicherlich auch ein gewichtiger Grund für die vielen experimentellen Einsatzmöglichkeiten des Metalls im Unterricht. In dieser Zeitschriftenausgabe haben wir für Sie eine Reihe von bekannten, aber auch neuen Reaktionen des Zinks und seiner Verbindungen zusammengestellt. Daneben wird auch die physiologische Bedeutung von Zink betrachtet. Die Anwendungen in Batterien wurden nur am Rande mit aufgenommen, weil es sich hierbei um ein eigenes Thema für die Elektrochemie handelt.
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Sprache im Chemieunterricht
„Sprache im Chemieunterricht“ weckt viele Assoziationen: Die einen erinnern sich an ihre Schulzeit und an meist knappe Lehrer- Schüler-Wortwechsel, die anderen – die „vom Fach“ – denken meist gleich an Formeln und Reaktionsgleichungen, an die Fachsprache der Chemie eben. Dass es dazwischen noch viel mehr gibt, darauf hat uns zuletzt noch einmal nachdrücklich PISA aufmerksam gemacht: dass die Verknüpfung von Elementsymbolen zu Formelgleichungen nur den abstraktesten (und mächtigsten) Code der Chemie darstellt, dass fachspezifische Abbildungen und Graphen in jedem Fach eigene Charakteristiken entwickeln, dass sich das Lesen von Fachtexten im naturwissenschaftlichen Unterricht nicht im Entziffern von Buchstaben erschöpft. Wie anders aber als durch die gesprochene Sprache könnten wir unsere Schülerinnen und Schüler hinführen zu einem Verständnis all dieser Codes? Nicht zufällig formulierten die Bildungsstandards den Kompetenzbereich Kommunikation und riefen uns damit die deren Bedeutung ins Bewusstsein. Über die Sache sprechen, in der Sprache des Alltags zunächst, um dann die fachlichen Begriffe und Modelle mit Leben – sprich Verstehen – füllen zu können. „Literacy“ in diesem umfassenden Sinn ist eine zentrale Aufgabe für den Chemieunterricht, Voraussetzung zum Verstehen und zugleich selbst Ziel; welche Möglichkeiten es gibt, diesem Ziel zumindest näher zu kommen (und auch welche Schwierigkeiten), davon handeln die Beiträge in diesem Heft.
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Lebensmittelfarbstoffe - Fachmethoden anwenden
Beiträge zur Lebensmittelchemie haben in unserer Zeitschrift eine feste Tradition. Wir erinnern an die Themenhefte „Lebensmittelherstellung“, „Getränke“, „Kohlenhydrate“ sowie „Lebensmittel – Trends und Entwicklungen“. Die unterschiedlichen thematischen und didaktischen Ausrichtungen zeigen interessante Verknüpfungen dieses vielfältigen Alltagsbereiches zum Chemieunterricht auf. Dieses Heft ist den Lebensmittelfarbstoffen gewidmet. Laut der Befunde von Experten sind Farbstoffe die am besten untersuchten Bestandteile unserer Lebensmittel. Damit ist per se eine gute Grundlage für den Chemieunterricht gegeben. Der didaktische Schwerpunkt dieses Heftes liegt auf den Fachmethoden der Chemie. Im Zuge der Umsetzung der Bildungsstandards kommt dem Umgang mit chemischen Fachmethoden beim Erwerb von Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung immer größere Bedeutung zu. Zum Thema „Lebensmittelfarbstoffe“ bietet sich ein anregendes und zugleich ästhetisches Aktivitätsspektrum für chemische Schülerexperimente. Wir hoffen, dass Ihr Unterricht durch unsere Anregungen (noch) farbiger wird – vielleicht sind Runge-Bilder im Chemieheft oder die selbst gewonnene rote Fingernagel-Farbe ein Anfang.
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Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung: Neutralisations-, Leitfähigkeits- und Redoxtitration (Sek II)
Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung: Neutralisations-, Leitfähigkeits- und Redoxtitration (Sek II)
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Kompetenzen entwickeln
Noch gibt es keine Tests, mit denen überprüft werden kann, ob unsere Schülerinnen und Schüler die mit den Bildungsstandards gesetzten Ziele tatsächlich erreichen. Aber die Botschaft der Standards können wir schon jetzt für unseren Unterricht fruchtbar werden lassen. Präziser als frühere Lehrpläne beschreiben sie, welche Kompetenzen die Lernenden eigentlich im Verlauf des naturwissenschaftlichen Unterrichts erwerben sollen. Die Beiträge dieser Ausgabe von Unterricht Chemie stellen den Versuch dar, Akzente im Sinn der vier Kompetenzfelder „Fachwissen“, „Wissenserwerb“, „Kommunikation“ und „Bewertung“ zu setzen – wohl wissend, dass eine scharfe Trennung kaum möglich ist. Bei aller Unterschiedlichkeit der vorgestellten Themen ist den Praxisberichten aber eines gemeinsam: Alle Autoren haben die mit den Bildungsstandards entfaltete neue Sicht auf den Chemieunterricht genutzt, um zunächst für sich selbst und dann auch für ihre Schülerinnen und Schüler zu klären, mit welchem Ziel unterrichtet und gelernt werden soll. Wir hoffen, dass die – zum Teil sicher noch präzisierungsbedürftigen – Ideen von einem kompetenzorientierten Chemieunterricht auch Ihnen Anregungen vermitteln können, zum Nutzen einer fachlich fundierten und zugleich alltagsrelevanten naturwissenschaftlichen Grundbildung heutiger und künftiger Schülergenerationen.
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Wolfram – Experimentieren im Anfangsunterricht
Den meisten von Ihnen ist das Element Wolfram vermutlich als Material für den Lampendraht ein Begriff. Im Chemieunterricht spielt das exotische Metall bisher nur eine untergeordnete Rolle. Wenn man sich aber mit dem Metall und seinen Verbindungen auseinandersetzt, dann merkt man sehr schnell, dass seine besonderen Eigenschaften wie die hohe Dichte, der niedrige Schmelzpunkt, die farbigen Verbindungen und auch die alltäglichen Anwendungen faszinieren und das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken. In diesem Themenheft finden Sie Anregungen und fertige Unterlagen für Ihren Unterricht. Neben einer ausführlichen Beschreibung des historischen Weges des Metalls wird auch die Problematik des Recyclings von wolframhaltigem Schrott erörtert. Die Beiträge zur experimentellen Schulchemie umfassen einen Kreislauf des Scheelits aus historischer Sicht, die Dichtebestimmung von Wolframpulver, die Darstellung des Metalls aufgrund der unterschiedlichen Sauerstoffaffinität der Reduktionsmittel, die Bestimmung der Bildungsenthalpie von Wolfram(VI)-oxid und die Herstellung der eindrucksvollen Wolframbronzen auf den Spuren des Chemikers Friedrich Wöhler. Lassen Sie sich von diesem besonderen Metall faszinieren.
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