Unterrichtsmaterialien Chemische Arbeitsverfahren: Ganze Werke
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Chemie
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Gesamtwerk
Chemischer Anfangsunterricht II
Betrachtet man Stoffe genauer, kann festgestellt werden, dass es sich bei ihnen entweder um einzelne Stoffe oder um Mischungen aus mehreren Stoffen handelt. Die Chemiker teilen die Welt der Stoffe deshalb in Reinstoffe und Stoffgemische ein. Ein Reinstoff ist einheitlich aufgebaut, Stoffgemische bestehen hingegen aus zwei oder mehreren Reinstoffen. Die vielen Gemische werden nicht allein in homogene und heterogene Gemische eingeteilt, sondern sie werden je nach Art der Aggregatzustände ihrer Bestandteile noch besonderen Gemischgruppen zugeordnet. Was gemischt ist, kann man auch trennen. Es werden täglich große Mengen Abwässer produziert, die gereinigt werden müssen. Die Bestandteile des Gemisches Abwasser müssen durch spezielle Verfahren voneinander getrennt werden, damit man wieder sauberes Trinkwasser erhält. Für das Entmischen eines Gemisches nutzt man gezielt Stoffeigenschaften der einzelnen Bestandteile, wie die Teilchengröße, die Dichte oder Siedepunkte. Zusatzmaterial: Sprechertexte; 2 Folien; interaktive Arbeitsblätter; Arbeitsmaterialien; Testaufgaben; Lehrpläne; Rahmenpläne.
Gesamtwerk
Fette, Öle, Derivate
Fette und Öle sind seit jeher ein klassisches Thema im Chemieunterricht. Das betrifft sowohl die Zuordnung der Fette und Öle zur Stoffklasse der Ester als auch ihre stoffliche Zusammensetzung und ihre typischen Eigenschaften. Aus dieser strukturchemischen Blickrichtung ist das Thema bereits vollständig für den Unterricht erschlossen. Welche neuen Anregungen kann ein Heft zu diesem Thema dann liefern? Die Artikel des Heftes sollen deutlich machen, dass ein klassisches Thema für den Unterricht so aufbereitet werden kann, wie es die Kompetenzbereiche der Bildungsstandards verlangen. Palmöl beispielsweise ist eines der am häufigsten in Lebensmitteln eingesetzten Öle. Es wird aus den Früchten der Ölpalme gewonnen. Das Hauptanbaugebiet liegt im Tropengürtel. Der steigende Bedarf geht zu Lasten der Natur. Es lohnt sich also, Palmöl auch von Seiten der Gewinnung und wirtschaftlichen Bedeutung her zu thematisierten. Dafür sind Kommunikations- und Bewertungskompetenz erforderlich. Beide Kompetenzbereiche werden auch beim Thema Cholesterin angesprochen. Aus dem Alltag ist dieser Stoff als Blutfett bekannt. Der Begriff suggeriert bereits, dass es sich um einen Stoff handelt, der – wie andere Fette auch – der Stoffklasse der Ester zuzurechnen ist. Erst durch die inhaltliche Auseinandersetzung wird deutlich, dass zwar jegliche strukturchemische Verbindung fehlt, aber die Zuordnung zu den Lipiden berechtigt ist. Im vorliegenden Heft wird ein jahrgangsübergreifendes Projekt zum Thema vorgestellt. Die experimentellen Zugänge zum Thema „Fette, Öle, Derivate“ liefern darüber hinaus Möglichkeiten für die Umsetzung der Anforderungen im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung.
Gesamtwerk
Chemie verstehen
"Sie verabscheuen Chemie? Das liegt nicht an der Chemie! Das liegt auch nicht an Ihnen! Es liegt vielleicht nur daran, dass Ihnen Chemie bisher noch nicht gut genug erklärt wurde - oder daran, dass Sie dieses Buch noch nicht gelesen haben." Das ist kein Buch für Chemiker, sondern eine Einführung in die Chemie für alle, in deren Ausbildung Chemie eine Rolle spielt. Es werden keine Vorkenntnisse erwartet, alles wird möglichst unkonventionell und anschaulich erklärt. Im Zentrum steht das Verständnis chemischer Grundprinzipien, auf Einzelheiten und Ausnahmen, die das Gebiet für den Einsteiger oft so unübersichtlich machen, wird nicht eingegangen.
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Gesamtwerk
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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Durch die Poren ins Filtrat – ein Exkurs zur Funktionsweise von Filterpapieren
Durch die Poren ins Filtrat – ein Exkurs zur Funktionsweise von Filterpapieren
Verwandte Themen
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Chemie-microscale: Hausaufgaben-Experimente zum Thema Stoffeigenschaften
Experimentelles Arbeiten ist auf allen Stufen des naturwissenschaftlichen Unterrichts zum Verständnis und zur Motivation unersetzlich, denn selbst durchgeführte Experimente motivieren und lassen die Schülerinnen und Schüler „begreifen“, was sie lernen sollen. Allerdings sind Zeitbedarf und Gruppengrößen in der Praxis oftmals begrenzende Faktoren für die Durchführung von Schülerversuchen. Die in der Unterrichtseinheit vorgestellten Experimente und Techniken können hingegen auch bei großer Klassenstärke sehr effektiv sowohl in der Schule als auch zu Hause gefahrlos durchgeführt werden.
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Weihnachten
Weihnachtsstimmung im Chemieunterricht? Die Experimente dieses Themenheftes sollen Ihnen zeigen, wie Sie das Thema „Weihnachten“ in den Chemieunterricht integrieren können und Ihnen Anregungen liefern, wie Sie im Chemieraum eine weihnachtliche Stimmung erzeugen können. Die Experimente lassen sich aber auch außerhalb der Weihnachtszeit im Unterricht durchführen und im Rahmen verschiedener Unterrichtseinheiten einsetzen.
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Die Wasser-Lernbox
Das Thema „Wasser“ ist ein Standardthema für den frühen naturwissenschaftlichen Unterricht bzw. den Chemieanfangsunterricht der Jahrgänge 5–7. Eine wichtige stoffliche Eigenschaft des Wassers, die dabei immer behandelt wird, ist das Lösevermögen. Die Lernboxen greifen dieses Thema ausgehend vom Schüleralltag auf und bieten ein Lernangebot, die vielfältigen Aspekte des Lösevermögens und der Löslichkeit zu behandeln.
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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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Halogene
Die Verbindungen der Halogene sind - mit Ausnahme des Astats - weit verbreitet, begegnen uns in der Natur und sind vielseitig verwendbare Substanzen. Im ersten Teil hebt ein Überblick über die Elementfamilie Halogene die Gemeinsamkeiten und Unterschiede von Fluor, Chlor, Brom und Iod hervor. Im zweiten Teil werden die spezifischen Eigenschaften von Brom und Iod vorgestellt. Zusatzmaterial: Experimente; Arbeitsmaterialien; Folien; Testaufgaben; interaktive Arbeitsblätter.
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Chemische Reaktionen - hin und zurück
Die Tatsache, dass chemische Reaktionen umkehrbar sind, ist für uns von großer Bedeutung, denken wir etwa an die verschiedenen lebenswichtigen Pufferreaktionen, die eine konstante Funktion bedeutsamer Systeme wie lebenden Organismen oder den Ozeanen sicherstellen. Andere umkehrbare Reaktionen führen dagegen zu unerwünschten Folgen – denken wir an die Korrosion der aufwändig gewonnenen Metalle – oder stellen eine große Herausforderung für die technische Synthese von Substanzen dar, hier sei als Beispiel die gut bekannte Ammoniaksynthese genannt. Im Chemieunterricht wird der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen unterschiedliche Bedeutung zugemessen: Im Anfangsunterricht wird sie oftmals nicht explizit als Merkmal chemischer Reaktionen thematisiert; die einfache Umkehrbarkeit von Prozessen wird z. T. sogar als (missverständliche) Unterscheidung von physikalischen und chemischen Prozessen benannt. Im weiteren Verlauf des Chemieunterrichts werden Reaktionen dann zunehmend anhand ihrer Umkehrbarkeit charakterisiert; als Beispiele seien hier Redoxreaktionen, Säure-Base-Reaktionen und natürlich das Konzept des chemischen Gleichgewichts genannt. Wir haben in diesem Themenheft eine Reihe von bekannten, in Natur und Technik bedeutsamen, umkehrbaren Reaktionen zusammengestellt, die in der Schule als Experimente durchgeführt werden können. Die ausgewählten Beispiele zeigen, wie das Prinzip der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen kontinuierlich in den Chemieunterricht eingebunden werden kann, und geben Einblicke in dabei möglicherweise auftretende Lernschwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern.
Gesamtwerk
Organische Chemie
Die organische Chemie ist – bezogen auf den Chemieunterricht – sicherlich der abwechslungsreichste Teilbereich der Chemie. Sie ist besonders geeignet, Chemie im Alltag sichtbar zu machen, vor allem durch das Experimentieren mit Haushaltschemikalien, Lebensmitteln und Werkstoffen. Mit den Umstrukturierungen der allgemeinbildenden Schulen sowie der Einführung von Kerncurricula stehen die Fachkollegien nun vor einer großen Herausforderung: Der Umsetzung der neuen, offeneren Vorgaben in neu zu formulierende, schulinterne Lehrpläne. Damit ist die große Chance verbunden, die Inhalte der organischen Chemie zu überdenken: Welche Themen sind für ein grundlegendes Verständnis der organischen Chemie wichtig und gleichzeitig so alltagsnah, dass sie motivierend wirken? Wie kann man die für die Jugendlichen spannenden Themen so einbinden, dass sie nicht erst am Schuljahresende behandelt werden? Gerade die organische Chemie bietet eine Vielzahl möglicher Zugänge, alternativ zu den Themen „Alkane“ oder „Destillation von Erdöl“; welcher Zugang ist für unser schulisches Umfeld besonders geeignet? Mit den neuen Curricula ist also die Chance verknüpft, die organische Chemie der Sekundarstufe I zu überdenken und neu zu strukturieren. Dieses Themenheft möchte Ihnen Anregungen für eine neu gedachte organische Chemie geben und die Bandbreite an inhaltlichen und methodischen Möglichkeiten aufzeigen, die im Unterricht umgesetzt werden können.
Gesamtwerk
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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Experimentieren im Schülerlabor
Die ersten Schülerlabore entstanden aus der Motivation, etwas gegen das sinkende Interesse von Kindern und Jugendlichen an den Naturwissenschaften zu tun. Ziel war es, die Schüler „durch geeignete Experimente zu motivieren, sich mit den Fragen der Naturwissenschaften und der Technik im Sinne einer „scientific literacy“ auseinanderzusetzen“. Die Angebote der heutigen Schülerlabore sind vielfältig, sei es für Grundschüler oder für Schüler der gymnasialen Oberstufe – egal ob in Kiel oder in Stuttgart, in Saarbrücken oder in Freiberg/Sachsen. Der Zulauf zu den Laboren ist enorm, aber lassen sich damit auch die erhofften Wirkungen, wie (langfristiger) Motivationszuwachs, Einstellungsänderungen oder Studienwahlbeeinflussung erzielen? Am IPN in Kiel geht man unter dem Projekttitel „Lernort Labor (Lela)“ in entsprechenden Untersuchungen diesen Fragen nach. Die ersten Ergebnisse lassen vorsichtige positive Schlüsse zu. Dass diese Labore aber einen zweiten positiven Effekt haben können, war am Anfang nicht zu erwarten. An vielen Hochschulen wird die fachdidaktische Ausbildung der Lehramtsstudierenden mit dem Schülerlabor verknüpft. So können die angehenden Lehrer auf ihnen vertrautem, universitärem Terrain erste Erfahrungen im Umgang mit Schülern sammeln, manchmal auch noch bevor sie ins Schulpraktikum gehen. Und last but not least sollte nicht vergessen werden, dass auch Lehrerfortbildungsveranstaltungen im Schülerlabor angesiedelt sind. Es wird schnell deutlich, dass das Schülerlabor eine Begegnungsstätte für Schüler, Lehramtsstudierende und Lehrer ist – spannend genug, um sich damit eingehender zu beschäftigen. Mögen Sie unter diesem Aspekt interessante Aspekte in dem Heft (wieder-) finden.
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Alkali- und Erdalkalimetalle
Bildungsstandards einschließlich grundlegender Kompetenzbereiche wie Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung, sind Teil der Herausforderung „Chemieunterricht neu zu denken“. Das vorliegende Heft möchte Sie darin unterstützen und anregen, das didaktische und methodische Potenzial klassischen chemischen Grundwissens produktiv im Sinne des Wortes Hartwig von Hentigs zu nutzen. Die Elemente der 1. und 2. Hauptgruppe des Periodensystems, also die Alkali- und Erdalkalimetalle, repräsentieren sowohl Grundwissen von hoher Stabilität als auch die Allianz von Erkenntnisgewinnung und Experiment. Vielfältige Anregungen zur Kommunikation werden durch Beiträge mit historischen Bezügen sowie durch die Verknüpfung von Fachunterricht mit Fremdsprachenkompetenz geliefert. Nicht zuletzt werden durch Praxisbezüge und Kontexte komplementäre Lernfelder für Ihre Schüler aufgezeigt.
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