Unterrichtsmaterialien Chemische Gesetze und Prinzipien: Ganze Werke Seite 2/6
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Chemie
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Eine Frage des Gleichgewichts: Löslichkeitsprodukt und Fällungstitration
Das Löslichkeitsprodukt eines Stoffes ist nur in einem bestimmten Lösungsmittel und bei einer bestimmten Temperatur ein konstanter Wert. Es gibt demnach verschiedene Möglichkeiten, um die Löslichkeit eines Salzes zu beeinflussen. Solche herbeigeführten Veränderungen der Löslichkeit ionischer Verbindungen kommen beispielsweise in der analogen Fotografie, bei Putzmitteln oder beim Fällen von Schwermetallen bei der Abwasserreinigung zur Anwendung. Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse diese Einflussfaktoren sowie die fraktionierte Fällung und die theoretischen Grundlagen von Fällungstitrationen. Im Fokus stehen hierbei die Grundlagen für die experimentellen Anwendungen und das Anwenden mathematischer Verfahren auf chemische Sachverhalte.
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Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
Escape-Rooms, auch Escape-Games oder Breakouts genannt, liegen im Trend – ob live in einem echten Raum, auf Papier in Form von Brettspielen und Rätselbüchern oder virtuell am Computer. Bei diesem Spielprinzip gilt es, allein oder als Gruppe eine Reihe von Rätseln zu lösen, um in einer vorgegebenen Zeit aus einem verschlossenen Raum zu entkommen. Auch in die Schule hat das Thema mit den sogenannten EduBreakouts bereits Einzug gehalten: Sie bieten Abwechslung vom Lernalltag, fordern heraus, schweißen zusammen und machen Spaß! Im vorliegenden E-Book finden Sie zehn fertig vorbereitete Escape-Games zu wichtigen Lehrplanthemen wie etwa Wasser, Salze, Säuren und Basen oder Metalle. Lassen Sie Ihre Klasse das Geheimnis der unsichtbaren Botschaften lüften, die Bergdörfer vor dem hungrigen Drachen retten oder den Goldschatz in der magischen Höhle finden. Mit diesen packenden Rätselspielen fördern Sie logisches Denken, Teamwork und Problemlösefähigkeiten.
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Eine Frage des Gleichgewichts: Löslichkeitsgleichgewicht und Fällungsreaktion
Die unterschiedliche Wasserlöslichkeit von ionischen Verbindungen spielt in der Natur und in der Technik eine große Rolle. So entstehen beispielsweise Kalkablagerungen nicht nur in Hausgeräten, sondern auch in den Geweben verstorbener Tiere in natronhaltigen Seen durch Umsalzungsreaktionen und anschließendes Fällen schwerlöslichen Kalks. Mithilfe sogenannter Fällungsmittel sind die Phosphatelimination sowie das Entfernen von Schwermetallen aus dem Abwasser möglich, womit der Eintrag unerwünschter Düngemittel und giftiger Schwermetallionen in die Ökosysteme erfolgreich eigendämmt werden kann. Solche technischen Verfahren beruhen auf Chemiewissen bezüglich der Löslichkeit und des Löslichkeitsgleichgewichts. Diese materialgestützte Lernaufgabe im Sinne des Unterrichtsansatzes Chemie im Kontext schafft die theoretischen und praktischen Grundlagen zur Anwendung des Löslichkeitsgleichgewichts.
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Wasser
Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
Gesamtwerk
Komplexometrische Bestimmungen von Magnesiumionen in Bittersalzlösungen
Magnesiumsulfat ist das gängige Beispiel für ein in Wasser leicht lösliches Sulfat eines Erdalkalimetalls und daher im Chemieunterricht nahezu aller Jahrgangsstufen präsent. Mit der Bindung von Kristallwasser wird aus Magnesiumsulfat das Bittersalz Epsomit. Magnesiumsulfat hat als Düngemittel, Nahrungsergänzungsmittel und pharmazeutischer Wirkstoff einen breiten Anwendungsbereich. Die Neigung der Magnesiumionen zur Bildung von Ionenaggregaten zeigt sich schon mit der Ausbildung der Hydrathüllen der Ionen. Sie ist die Grundlage für die Bildung stabiler Chelatkomplexe und einer komplexometrischen Bestimmung.
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Lösung und Lösungsvorgang
Schülerinnen und Schülern fällt es oftmals sehr schwer zu glauben, dass auch unsichtbare Teilchen vorhanden sind, denn alles, was man nicht sieht, ist auch nicht existent. Gerade beim Lösen von Stoffen tritt dieses Problem auf. Mit diesem Beitrag sollen die Jugendlichen erkennen, dass die Teilchen nur im Lösungsmittel verteilt sind. Dazu werden einfache Schülerversuche, die zum Großteil auch zu Hause durchführbar sind, angeboten, die mit den Sinnen oder einfachen Messungen zeigen, dass die Teilchen noch vorhanden sind. Zudem geht es um den Vorgang des Lösens.
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Chemische Versuche mit einer Wärmebildkamera
Durch die KMK wurden die Lehrpläne hinsichtlich des Einsatzes von digitalen Elementen im Unterricht angepasst. Ein Beispiel dafür ist Augmented Reality: Unsichtbares sichtbar machen. Wärme ist für das menschliche Auge unsichtbar. Die Wärmebildkamera macht die temperaturabhängige Wärmeabstrahlung eines Versuches eindrucksvoll sichtbar, und zwar in der Fläche und im zeitlichen Verlauf. In dieser Unterrichtseinheit werden verschiedene Versuche vorgestellt, in denen das Wärmebild exotherme und endotherme Vorgänge räumlich und zeitlich sichtbar machen kann.
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Elektronegativität
Die Elektronegativität ist ein wichtiges Denkmodell für das Verständnis der Unterscheidung von polaren und unpolaren Elektronenpaarbindungen. Besonders für die Erklärung von Phänomenen in der Organischen Chemie ist das Verständnis der Elektronegativität unabdingbar. Begleiten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler beim Entdecken der Elektronegativität und deren Einfluss auf die Bindungsart sowie die Eigenschaften von Stoffen. Der Beitrag lädt die Schülerinnen und Schüler ein, sich die Inhalte in einem kooperativen und digitalen Lernsetting zu erarbeiten. Ein individueller Lernerfolg wird durch diverse Differenzierungsmöglichkeiten angestrebt.
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Ethan, Ethen und Ethanol
Ethan, Ethanol und Ethen – dreimal der gleiche Wortstamm, dreimal die gleiche Kohlenstoffanzahl. Damit enden aber die Gemeinsamkeiten der Moleküle auch schon fast. In dieser Einheit sollen die Schülerinnen und Schüler den Molekülbau, die Umwandlung der Moleküle ineinander und die Stoffeigenschaften selbstständig mithilfe von Modellen, Infotexten und Schülerversuchen erfassen und mit digitalen Hilfsmitteln überprüfen.
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Chemie II - kompetenzorientierte Aufgaben
Ob sicheres Experimentieren mit Laborgeräten, Stoffe im Alltag und ihre Eigenschaften, Gase, Wasser, Metalle oder Salze – mit diesen Unterrichtsmaterialien erforschen und entdecken Ihre Schülerinnen und Schüler die spannende Welt der Chemie. Das Buch bietet Materialien für den weiterführenden Chemieunterricht auf unterschiedlichen Niveaustufen. Dabei werden alle geforderten Kompetenzbereiche abgedeckt: chemische Phänomene, Begriffe, Gesetzmäßigkeiten kennen und Basiskonzepten zuordnen, experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen, Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen sowie chemische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten. Die Lösungen zu allen Arbeitsblättern erhalten Sie als kostenlosen Download, der Ihnen sofort nach dem Kauf in Ihrem Kundenkonto zur Verfügung steht. Hinweis: Auf S. 87 der Print-Ausgabe hat sich leider ein Fehler eingeschlichen! Die korrigierte Seite erhalten Sie im kostenlosen Zusatzmaterial, das Ihnen sofort nach dem Kauf zur Verfügung steht. Inhaltliche Schwerpunkte: Sicheres Experimentieren - Laborgeräte kennen; Stoffe im Alltag; Vom Erz zum Metall; Das Periodensystem - Übersicht und Werkzeug; Salze - Was Pflanzen zum Leben brauchen.
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Erlenmeyerkolben, Reagenzglas & Co.
Voller Neugierde erwarten die Schülerinnen und Schüler die ersten Unterrichtsstunden im neuen Unterrichtsfach Chemie. Sie sind neugierig auf all die Utensilien, mögliche unerwartete Showeffekte bei Versuchen und die Atmosphäre des Chemiesaales. All dies kennen sie bisweilen lediglich vom „Tag der offenen Tür“ der weiterführenden Schule oder aus den Medien. Mit dieser Unterrichtssequenz sollen sie nun erstmals selbst mit Laborgeräten in Kontakt kommen und dabei deren Bezeichnung, Verwendung und Gebrauch kennenlernen. Durch diese Unterrichtseinheit soll die Grundlage für den Experimentalunterricht gelegt werden.
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Stoffeigenschaften in Stationen untersuchen
Stoffe in unserer Umwelt werden in aller erster Linie von unseren Sinnen wahrgenommen. Schaffen Sie einen Einstieg zum Verständnis von Stoffeigenschaften, indem Sie die Lernenden Stoffe fühlen, sehen und riechen lassen. Im Vordergrund hierbei steht die Arbeit in Stationen. Üben Sie spielerisch in Form einer Rallye neben der Teamarbeit das genaue Lesen von Versuchsanleitungen, Hypothesenbildung und Durchführen grundlegender Versuche.
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Experimentieren im inklusiven Chemieunterricht
Mit „Chemie“ assoziieren die meisten Menschen kryptische Formeln und stinkende, gefährliche Stoffe. Tatsächlich aber wirkt Chemie über die Medikamente, die uns heilen, mit ihrer Hilfe werden alternative Energieträger entwickelt und sie steckt letztlich hinter fast allen alltäglichen Prozessen – vom Pfannkuchen, der beim Backen fest wird, bis zur Windel, die das Baby trocken hält. Ein grundlegendes Verständnis von Chemie ist für die Orientierung in der Welt und die gesellschaftliche Teilhabe somit unabdingbar. Das gilt für alle Menschen – unabhängig von ihren individuellen Fähigkeiten und Lernausgangslagen. Mit dem Experiment als einem naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg erschließt sich für alle Lernenden eine ideale Möglichkeit, sich chemischen Inhalten aktiv handelnd zu nähern – auch ohne kryptische Formeln. Dieses E-Book liefert Ihnen 6 strukturierte und vollständig ausgearbeitete Experimente mit verständlichen Hintergrunderklärungen zu chemischen Prozessen in Küche und Badezimmer. Kleinschrittige Experimentier-Anleitungen, zahlreiche Bilder zur Veranschaulichung und übersichtliche Arbeitsblätter finden Sie im digitalen Zusatzmaterial. Das komplette Zusatzmaterial liegt zudem auch als veränderbare Word-Dateien für Sie bereit. Begeben Sie sich gemeinsam mit Ihrer Klasse auf die spannende Entdeckungsreise zur Erkundung der Chemie in unserem Alltag!
Gesamtwerk
Low Cost Experimente
Die eigenständige Durchführung von Experimenten im Chemieunterricht ist für Schülerinnen und Schüler besonders motivierend. Typische Low-Cost-Experimente werden mit preiswerten, leicht erhältlichen Geräten aus dem Alltag durchgeführt, wie zum Beispiel Teelichthülsen, Blisterpackungen oder Kunststoffspritzen. Durch den Einsatz solcher Materialien schonen Sie nicht nur die Fachetats Ihrer Schule, sondern produzieren weniger Chemikalienabfälle und minimieren auch das Gefährdungspotenzial Ihrer Schülerinnen und Schüler. In diesem Heft werden verschiedene Low-Cost-Experimente zu klassischen Unterrichtsthemen in der Sek. I und II vorgestellt. Sie können Ihre Schülerinnen und Schüler zusätzlich motivieren, indem Sie sie die Low-Cost-Apparaturen selbst bauen oder entwerfen lassen.
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Wasser
Wasser ist ein essenzieller Baustein in unserem Leben, denn ohne Wasser gibt es kein Leben auf der Erde. Doch was steckt eigentlich hinter dem Wassermolekül? In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Wasser aus chemischer Perspektive schüler- und alltagsnah. Durch spannende Schülerversuche, unter anderem Low-Cost-Versuche, gewinnen die Lernenden eigenständig neue Erkenntnisse zum Thema Wasser.
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Löslichkeit, Teilchenmodell und Atombau
Ermöglichen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern mit diesen Unterrichtsmaterialien für das Selbstlernen einen einfachen Zugang zu den Themenbereichen Löslichkeit von Salzen in Wasser, Teilchenmodell und Atombau. Grundlagen hierfür bilden die PhET-Simulationen. Die Materialien sind besonders zur Wiederholung und Vertiefung von Inhalten geeignet.
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Digitale Nutzung von Simulationen
Begleiten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler beim Entdecken von chemischen Phänomenen und erleichtern Sie ihnen den Zugang zu den abstrakten Modellen der Naturwissenschaften. In diesem Beitrag sind Unterrichtsmaterialien zu PhET-Simulationen enthalten. Diese Simulationen können Sie ganz einfach in Ihren Unterricht integrieren. Sei es in Verbindung mit Experimenten, zur Vertiefung oder zur Wiederholung von Inhalten.
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Biochemie
Biochemie kurz gefasst. Das Basiswissen der Biochemie verständlich und kompakt zusammengefasst: Kompartimentierung von Zellen und selektiver Transport über biologische Membranen - Funktionsweise und Einteilung der Enzyme - Assimilation von Kohlenstoff, Stickstoff und Schwefel - Zusammensetzung und Eigenschaften von Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen - Genetischer Code und Genexpression. utb basics - Lehrbücher mit einem klaren Konzept: Definitionen, Beispiele und Zusammenfassungen erleichtern den Überblick; Testfragen fordern das Verständnis; Tabellen und zahlreiche Farbabbildungen machen Fakten deutlich; ideal für die Prüfungsvorbereitung.
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Mysterys für den Chemieunterricht
Chemie mysteriös: Zusammenhänge aufspüren und spannende Rätselfragen lösen - so erarbeitet sich Ihre Klasse wichtige Lehrplanthemen und trainiert gleichzeitig das vernetzte Denken! Mysterys bezeichnen im Unterrichtskontext Rätsel, die es zu lösen gilt. Man sammelt Hinweise, Fakten, Indizien, stellt Verbindungen zueinander her und versucht so, das Geheimnis zu entschlüsseln. Mysterys sind ein hervorragendes Werkzeug, um forschendes Lernen im Chemieunterricht zu praktizieren. Neben dem Erwerb oder der Wiederholung von Fachwissen und dem Durchführen von Experimenten steht vor allem die Reflexion des naturwissenschaftlichen Denkens und Arbeitens im Vordergrund. Die zehn Beispiele in diesem E-Book umfassen einen sehr großen Themenkreis: vom angelaufenen Silberbesteck in der Küche, über die Gewinnung von Erdöl und die Entstehung von Tropfsteinen bis hin zur Faserherstellung. Dabei geht es nicht vorrangig um die Gesetze der Chemie, sondern um deren Anwendung mit ihren verblüffenden Ergebnissen. Aufgrund des starken Alltagsbezugs eignen sich die Mysterys auch für fachfremde Lehrkräfte zum Einsatz in Vertretungsstunden. Alle Arbeitsaufträge und Mystery-Kärtchen sind im digitalen Zusatzmaterial als veränderbare Word-Dateien enthalten und können individuell angepasst werden!
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Abiturtraining 3: Chemische Gleichgewichtsreaktionen
Dieser dritte Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der chemischen Gleichgewichtsreaktionen in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören die Merkmale einer chemischen Gleichgewichtsreaktion, das Anwenden des Massenwirkungsgesetzes, das Berechnen von Gleichgewichtskonstanten, das Nutzen des Prinzips von Le Châtelier zur Beschreibung der Beeinflussung der Lage chemischer Gleichgewichtsreaktionen, das Rechnen mit Löslichkeitsprodukten sowie die Auseinandersetzung mit dem Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstanten und der freien Reaktionsenthalpie. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
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Abiturtraining 1
Dieser erste Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Thermodynamik in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören der Systembegriff, die Volumenarbeit, thermodynamische Größen wie die innere Energie, die Enthalpie, die Entropie und die freie Reaktionsenthalpie, der erste und zweite Hauptsatz der Thermodynamik, das experimentelle und theoretische Ermitteln von Reaktionsenthalpien sowie die Beurteilung der Freiwilligkeit einer chemischen Reaktion aus energetischer Perspektive. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
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Formeln und Symbole
Chemische Formeln, Reaktionsgleichungen und andere Symboliken sind zentrale Werkzeuge der Kommunikation in der Chemie und ein Unterricht ohne diese Darstellungsweisen ist nur schwer vorstellbar. Nur wer gelernt hat, wofür die Buchstaben, Ziffern und Striche einer chemischen Formel stehen, kann die reine Zeichenfolge entschlüsseln und mit einer Bedeutung versehen. Die Beiträge in diesem Heft reichen von einer Bestandsaufnahme über die Herausforderungen beim Erlernen und Anwenden der chemischen Symbolsprache über die Diskussion verschiedener Einführungswege hin zu zahlreichen methodischen Hilfen, die den Zugang zu den verschiedenen Formel- und Symbolschreibweisen für Schülerinnen und Schüler erleichtern sollen. Aus dem Inhalt: Symbol – Modell – Kontext: Anforderungen und Schwierigkeiten beim Erlernen der chemischen Formelsprache; Wer blickt denn da noch durch? – Darstellungsformen für Kohlenwasserstoffe; Methodische Hilfen für stöchiometrische Berechnungen; Salzformeln digital ermitteln – Übungen zur Ermittlung von Verhältnisformeln; Klein, aber oho – ein vertiefender Blick auf „HzweiO“. Extra: Tod eines Wasserläufers – Mystery zur Oberflächenspannung von Wasser; Modellversuch zur Verätzung des Auges durch saure und alkalische Lösungen;
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Das Einstellen und Beeinflussen von Gleichgewichtsreaktionen nach Le Chatelier
Chemische Reaktionen laufen meistens unvollständig ab, da sich ein Gleichgewicht zwischen Edukten und Produkten einstellt. Durch die Änderung von Reaktionsbedingungen können sie verschoben werden, was in großtechnischen Synthesen wie dem Deacon-Verfahren (Herstellung von Chlor) oder dem Kontaktverfahren (Herstellung von Schwefelsäure) ausgenutzt wird. Chemische Gleichgewichte sind auch in der Natur allgegenwärtig. Beispielsweise kann die Verwitterung und Bildung von Kalkstein beobachtet werden.
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Reaktionsschemata und Reaktionsgleichungen aufstellen
„Stelle die Reaktionsgleichung für die Reaktion auf, die im Experiment stattgefunden hat.“ Zu einer solchen Aufgabe melden sich manche Schülerinnen und Schüler sofort mit einem Lösungsvorschlag, während bei anderen die blanke Verzweiflung im Gesicht zu erkennen ist. Der Zugang zum Verständnis für Reaktionsgleichungen ist so heterogen wie bei kaum einem anderen Thema. Es ist jedoch eine zentrale Fähigkeit für die erfolgreiche Teilnahme am Chemieunterricht in allen Klassenstufen. Diese Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass sich die Schülerinnen und Schüler schrittweise die Voraussetzungen für das Verstehen von Reaktionsgleichungen erarbeiten. Dabei stehen die Anschauung und das eigene Handeln im Vordergrund. Hierbei kann ein Modell eine wichtige Hilfe sein.
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Protokollieren & Dokumentieren
Das Schreiben eines Versuchsprotokolls ist im Chemieunterricht nicht beliebt. Es wird vielmehr als lästige Pflicht empfunden, nachdem der spannende Teil – nämlich das Experiment – vorbei ist. Wie also können Schülerinnen und Schüler zum Anfertigen von Protokollen motiviert werden? Die Beiträge in diesem Themenheft von Unterricht Chemie zeigen, dass das Protokoll mehr als nur eine Dokumentationsfunktion übernehmen und nicht nur in klassischer schriftlicher Form erstellt werden kann. Innovative, teils digitale Wege sollen Sie anregen, über den Einsatz des Versuchsprotokolls in Ihrem Chemieunterricht neu nachzudenken. Aus dem Inhalt: Protokolle – Vielfalt statt Einfalt | Ein Kristalltagebuch erstellen – Vergleich von analogen und digitalen Dokumentationsformen | Wie wird das Kunstblut doch noch rot? – Hinführung zum Prinzip von Le Chatelier mithilfe eines Leitfragenprotokolls | Digitale Kommunikation – Anwendung der Apps Book Creator und Explain Everything. Extra: „Schutzatmosphäre“ von Lebensmitteln entschlüsseln – Gasnachweisreaktionen neu verpackt | Extraktion von Coffein aus Gaming Boostern
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