Unterrichtsmaterialien Chemische Reaktion: Ganze Werke
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Chemie
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Gesamtwerk
Basiskonzept Energie
Wenn auch im Chemie-Anfangsunterricht bei chemischen Reaktionen der Stoffumsatz an erster Stelle steht, so findet doch bei jeder chemischen Reaktion auch ein Energieumsatz statt. Diese Energie kann in verschiedenen Formen auftreten und sollte im Laufe des Unterrichts immer mehr beachtet werden. Neben mechanischer Energie (Explosionen), elektrischer Energie (Batterien), Lichtenergie (Lumineszenzen) ist es vor allem Wärmeenergie (exotherme Reaktionen), die frei wird. Umgekehrt können chemische Vorgänge auch durch die genannten Energien, z. B. als Aktivierungsenergien, ausgelöst werden. Bei endothermen Reaktionen wird hingegen während des Reaktionsvorgangs Wärme aufgenommen, sodass sich die Umgebung abkühlt. Diesem weiten Feld der energetischen Vorgänge bei chemischen Reaktionen wird in zunehmendem Maße in den Lehrplänen und Schulbüchern Rechnung getragen. Es gibt außerdem zahlreiche didaktische Ansätze, um das Basiskonzept Energie bei chemischen Reaktionen im Sinne der Bildungsstandards zu erschließen. Gedanken und Beispiele dazu finden Sie in einer Reihe von Beiträgen in dieser Ausgabe unserer Zeitschrift. In diesem Heft finden Sie weitere Anregungen, wie Sie in Ihrem Unterricht zum Aufbau eines nachhaltigen und anschlussfähigen Energieverständnisses beitragen können.
Gesamtwerk
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
Gesamtwerk
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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Gesamtwerk
Tragischer Unfall oder Mord? – Detektive nutzen die Stereochemie
Die vorliegenden Materialien vermitteln die Lerninhalte rund um die Stereoisomerie anhand eines fiktiven Todesfalles, den die Lernenden klären sollen: Hat Baron von Pilz tatsächlich den essbaren Perlpilz mit dem giftigen Fliegenpilz verwechselt oder wurde er von seinem Enkel mit dem synthetischen Fliegenpilzgift Muscarin vergiftet? In einen spannenden Kontext eingebettet, der stets den Bezug zur Chemie des alltäglichen Lebens beibehält, eignen sich die Schülerinnen und Schüler immer mehr fachliche und experimentelle Kompetenzen an, durch die sie schließlich in der Lage sein werden, den Fall aufzuklären.
Gesamtwerk
Elektrochemie microscale – Elektronenübertragung auf Umwegen
Elektrochemie untersucht die Wechselwirkungen zwischen chemischer und elektrischer Energie. Dieser Beitrag legt das Hauptaugenmerk auf das Experimentieren im Mikromaßstab. Einwegartikel wie z. B. Ampullen, Tropfflaschen und andere Gegenstände aus dem täglichen Leben wie Filmdosen, Tetrapaks und Tabletten-DurchdruckVerpackungen (Blister) kommen zum Einsatz.
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Gesamtwerk
Speisesalz – mehr als Natriumchlorid
Natriumchlorid als Hauptbestandteil der Speisesalze ist im Chemieunterricht ständig präsent. Es ist den Schülerinnen und Schülern auch wegen der häuslichen Anwendung bekannt und vertraut. Hier geht es um die Zusatzstoffe in diesen Salzen, die sowohl qualitativ als auch quantitativ untersucht werden. Die sind den Schülerinnen und Schülern aus dem Chemieunterricht und von täglichen Anwendungen zum großen Teil ebenfalls bekannt. So kann hier Bekanntes und Erlerntes zusammengeführt, neu strukturiert und erweitert werden. Bezüge zu den Erfahrungsbereichen werden ständig hergestellt. Der Schwerpunkt ist dabei das Experimentieren.
Gesamtwerk
Wärmespeicher
Im Frauenhofer-Magazin 1/2010 ist ein Beitrag mit dem Titel„ Wärme speichern mit Wachs“ erschienen. Für die marktreife Entwicklung dieses Prinzips wurden drei Wissenschaftler der Frauenhofer Gesellschaft und der BASF für den mit 250.000 Euro dotierten Deutschen Zukunftspreis nominiert. Günther Öttinger, der gerade neu gewählte EU – Kommissar für Energie, betonte in seiner Vorstellung vor dem Europa-Parlament im Januar dieses Jahres, dass er als besondere Aufgabe die Speicherung von Wärme und Energie betreiben werde. Das Thema dieses Heftes ist ausgesprochen zukunftsorientiert, denn eines ist sicher, wenn eines Tages die Vorräte an fossilen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas aufgebraucht sind, oder die Energieträger unerschwinglich teuer geworden sind, dann wird nicht nur der Energie„erzeugung“ sondern insbesondere der Speicherung von Energie eine große Bedeutung zukommen. Schon heute ist abzusehen, dass die Speicherung von Wärme dabei eine Hauptrolle spielen wird. In dieser Zeitschriften-Ausgabe werden die einzelnen Systeme der Wärmespeicherung aufgezeigt und auf die Bearbeitung im Unterricht übertragen. Wir stellen Ihnen eine Reihe von neuen Versuchen vor, die sich zum größten Teil als Schülerversuche besonders eignen.
Gesamtwerk
Einfache Schülerversuche zur Reaktionskinetik mit Bäckerhefe
Die Frage der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen ist eines der zentralen Probleme, wenn es z. B. in der Industrie um die Entwicklung neuer Verfahren geht. Sie ist aber auch im Alltag von Bedeutung, wenn Phänomene um die Verlangsamung der Zersetzung von Werkstoffen oder der Verderbnis von Lebensmitteln auf der einen bzw. der Beschleunigung erwünschter Prozesse etwa beim Kochen, Braten und Backen auf der anderen Seite betrachtet werden. Hier werden einfache Schülerversuche vorgestellt, mit denen anhand enzymkatalytischer Reaktionen von Bäckerhefe erste Grundfragen der Reaktionskinetik im alltagsnahen Kontext qualitativ oder halbquantitativ erfahrbar gemacht werden können. Die Versuche eignen sich als Motivation für eine Heranführung an kinetische Fragen in der Sekundarstufe II. Geeignet sind sie aber auch schon für die Mittelstufe, wo normalerweise kinetische Untersuchungen auf quantitativer Ebene kaum vorgenommen, kinetische Phänomene nicht als solche thematisiert werden.
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
Struktur und Eigenschaften
Viele Lehrkräfte fragen sich angesichts wachsender beruflicher Belastungen, wie sie den neuen bürokratischen und fachdidaktischen Forderungen gerecht werden können. Bei dem Umgang mit Formularen, Statistiken und Berichten können wir Ihnen natürlich nicht helfen, vielleicht aber bei Ihrem Kerngeschäft, der Gestaltung des Chemieunterrichts. Die Orientierung an Basiskonzepten führt bewährte und neue Themen und Konzepte zusammen. Sie kann Ihren Schülerinnen und Schülern einen Einblick in die Denkweise von Chemikerinnen und Chemikern geben und bietet gleichzeitig eine systematische Strukturierung der vielen Inhalte des Chemieunterrichts. Mit diesem Heft haben wir ein besonders wichtiges Element der Bildungsstandards ins Zentrum gestellt: Den Zusammenhang von beobachtbaren Eigenschaften der Stoffe mit ihren Strukturen auf den verschiedensten (submikroskopischen) Ebenen. So wie dieses Prinzip der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen einer der „roten Fäden“ für Ihren Unterricht sein kann, so kann es für Ihre Schülerinnen und Schüler ein Schlüssel werden zum Verständnis der Vielfalt der Materie und für die Antizipation möglicher Veränderungen. Unser Anliegen ist es, Ihnen mit Themenheften zu den verschiedenen Basiskonzepten einen komprimierten Überblick über didaktische Ansätze und Ergebnisse aus der Forschung zu bieten, die Sie unmittelbar in Ihre Unterrichtsplanungen integrieren können. Wir hoffen, dass diese Struktur und Zusammenstellung, die wir mit zahlreichen Autorinnen und Autoren an unterrichtserprobten Beispielen entwickelt haben, auch für Sie wertvolle Anregungen geben kann!
Gesamtwerk
Aluminium I
Aluminium ist dabei, Eisen und Stahl immer weiter zu verdrängen, da es einen energiesparenden Leichtbau bei Flugzeugen und Verkehrsmittel aller Art ermöglicht. Aluminium ist widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse, es rostet nicht und eignet sich daher auch für alle Teile, die Wind und Wetter ausgesetzt sind. Dabei hat Aluminium eine edel wirkende Oberfläche, die es als Material für das Wohndesign empfiehlt. Das Medium zeigt unter anderem die Redoxreaktion und erklärt warum Aluminium nicht rostet. Es zeigt Versuchsreihen der Reaktionen von Aluminium mit Säuren und Laugen, beschäftigt sich mit den verschiedenen Bindungsarten und der Oberflächenbehandlung. Zusatzmaterial: 40 Bilder; 14 Arbeitsblätter in Schüler- und Lehrerfassung (PDF); 9 Ergänzungsseiten in Schüler- und Lehrerfassung (PDF); 5 interaktive Arbeitsblätter; 20 Testaufgaben Mutliple Choice; Internet-Links; Glossar; 2 Folien (PDF); Lehrtexte (de, en, tr).
Gesamtwerk
C, CO2 & Co. Im Alltag
Alle organischen Stoffe enthalten Kohlenstoff. Im Erdinneren lagert Kohle. Diese entstand vor ca. 300 Millionen Jahren aus Pflanzen in einem Erdzeitalter, das auch als Karbon bezeichnet wird. Kohlenstoff bildet bei der Verbrennung organischer Stoffe das Gas Kohlenstoffdioxid. Im Wasser gelöst ist es die sogenannte Kohlensäure, Kohlenstoffdioxid ist ein unbrennbares, farb- und geruchloses Gas, das sich gut in Wasser löst. Mit verschiedenen Metalloxiden oder -hydroxiden bildet es zwei Arten von Salzen: die Carbonate und die Hydrogencarbonate. Es ist in Naturprodukten wie z. B. Kreide und Eierschalen als Calciumcarbonat enthalten. Spezielle Formen, Modifikationen genannt, des Kohlenstoffs sind Graphit und auch der besonders wertvolle Diamant. Der Film zeigt die Vielfältigkeit des Kohlenstoffs, Kohlenstoffdioxids und Carbonaten im Alltag sowie Experimente. Zusatzmaterial: Arbeitsmaterialien; Folien; Testaufgaben; interaktive Arbeitsblätter.
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.
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.
Gesamtwerk
Chemische Verbindungen und Reaktionen
Die vorliegenden Arbeitsblattsammlungen erleichtern Ihnen die Unterrichtsvorbereitung! Die einzelnen Kopiervorlagen sind unabhängig voneinander konzipiert: Sie müssen keine Reihenfolge einhalten und können auf den individuellen Wissensstand der Lernenden eingehen. Die Arbeitsblätter sind direkt einsetzbar. Die meisten Aufgaben setzen die entsprechenden theoretischen Kenntnisse voraus und/oder die Möglichkeit, in einem Buch oder in Unterlagen nachzuschlagen oder im Internet zu recherchieren. Bei den praktischen Aufgaben ist das benötigte Material aufgeführt. Die Lösungsblätter können Sie direkt zur Selbstkontrolle einsetzen. Die Arbeitsblätter basieren auf Vorlagen von DUDEN PAETEC (Berlin), die der elk verlag aufgearbeitet hat. Aus dem Inhalt: Gefahren, Reaktion von Metallen mit Halogenen, Salzlösung, O- und H-Molekül, Wasser, Metalle und el. Leitfähigkeit, Bindungsarten, Oxide von S, C, N, Chlorwasserstoff, Ionensubstanzen, Salze, Carbonate, Reaktionen, Erdöl, Erdgas, Kohle, Methanol, Glucose und Stärke, Verbrennung, Korrosion. Bestandteil des Pakets «Naturwissenschaften» (1811). Das Paket umfasst folgende Ordner: 2 Ordner Chemie: Welt der Stoffe (1784), Chemische Verbindungen & Reaktionen (2058) , 4 Ordner Physik: Mechanik (1787), Optik (1790), Astronomie (2338), Wärme – Elektrizität – Magnetismus (1793) , 6 Ordner Biologie: Zelle – Fortpflanzung – Genetik (1796), Lebensvorgänge im Körper (1781), Funktion von Ökosystemen (1799), Natur- und Umweltschutz (1802), Botanik (1808), Zoologie (1805)
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