Unterrichtsmaterialien Chemische Stoffe: Ganze Werke Seite 12/13
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Chemie
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Nature of Science
Männer in weißen Kitteln, Wissenschaft, die alle Fragen beantworten kann, Chemie als wichtiges aber unverständliches Fach – solche Vorstellungen behindern das Lernen! Welche Möglichkeiten es gibt, ein angemessenes Bild von den Naturwissenschaften und im Besonderen der Chemie zu unterstützen und was überhaupt angemessen im Zusammenhang mit schulischer Bildung bedeutet, dazu sind in diesem Heft 19 Beiträge versammelt, die versuchen, sowohl gesellschaftliche, historische wie auch innerfachliche und das Lernen betreffende Aspekte auszuleuchten. Mit Absicht stehen zwei Beiträge von Experten auf diesem Gebiet am Anfang, gefolgt von Beispielen für und aus der Praxis. Lassen Sie sich ein auf diese Reise, die gewiss auch Ihnen neue Blickwinkel anbieten kann – mit dem Ziel, den heutigen Schülerinnen und Schüler, den künftigen Bürgerinnen und Bürgern eine Sicht zu vermitteln, die Naturwissenschaft als das zwar mächtige, zugleich aber beschränkte Werkzeug erscheinen zu lassen, das es ist.
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
Erfinderwerkstatt – mithilfe von Stoffeigenschaften neue Gegenstände konstruieren
Erfinderwerkstatt – mithilfe von Stoffeigenschaften neue Gegenstände konstruieren
Testen kostet nichts
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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
Reagenzglas ohne Etikett – ein Organik-Praktikum zur Einführung in die Oberstufe
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Gesamtwerk
Trenn mich erst, wenn ich (sorten)rein bin! – Eine genauere Untersuchung der Stoffgruppe Kunststoffe
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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
Bitte alle einsteigen! – Unterrichtseinstiege, immer wieder eine Herausforderung
Dieser Beitrag soll Sie inspirieren, unterschiedliche Methoden auszuprobieren. Es werden exemplarisch verschiedene erprobte und bewährte Einstiege vorgestellt, die sich auch auf andere Themen übertragen lassen.
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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Die chemische Reaktion oder: Was haben Wunderkerzen, sprudelnde Steine und rostige Nägel gemeinsam?
Die vorliegende Unterrichtseinheit konzentriert sich auf die Vielfalt der chemischen Reaktionen als Charakteristikum des Faches Chemie. Die Schülerinnen und Schüler sollen einen ersten Einblick in das breite Spektrum chemischer Reaktionen im Chemieunterricht und im täglichen Leben erhalten und die Chemie als faszinierende Wissenschaft kennenlernen, die uns auch im Alltag umgibt.
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Säuren und Basen
Säuren und Basen
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Atome - Vorstellungen entwickeln
Eine Chemie ohne „Atome“ ist heute nicht mehr möglich. Der Atombegriff ist unentbehrlich im Begriffsfachwerk der Chemie. Die Gegebenheit des „Atoms“ ist aber schwer zu fassen. Es gibt kein Einzelphänomen, das unmittelbar auf Atome als Gegebenheiten hinweist und mit dem wir Schülerinnen und Schüler in ihrer materiellen Welt abholen könnten. Phänomene wie die zu beobachtende „Brownsche Bewegung“ oder die Szintillation – die kleine Blitze erzeugende Wirkung von radioaktiven Stoffportionen – können jedoch die Idee von einer geheimnisvollen anderen Welt der Atome bei den Schülerinnen und Schülern anregen. Didaktisch stehen wir vor der Herausforderung, die Modellvorstellung und das heute wissenschaftlich anerkannte Konzept von Atomen und Atomverbänden einzuführen, ohne es direkt aus einer Beobachtung auf der makroskopischen Ebene ableiten zu können. Zahlreiche verschiedene experimentelle Befunde legen die Annahme von Atomen nahe, aber sehen können wir sie nicht. Atome bleiben damit letztlich eine „Welt“, die wir uns mit Modellen rekonstruieren müssen – hier liegt nicht nur eine Schwierigkeit, sondern auch eine ganz eigene Motivation dieses bedeutsamen Themas. Wir geben in diesem Heft zunächst einen Überblick über die wissenschaftliche, fachdidaktische Auseinandersetzung zum Unterrichtsthema „Atome“ und tauchen dann anhand verschiedener Unterrichtsbeispiele in die Praxis des „Atomunterrichts“ ein.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Bioethanol – ein brauchbarer Benzinersatz?
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Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Rund um die Benzoesäure – eine Übungssammlung zur Abiturvorbereitung
In diesem Beitrag wird eine Sammlung von Aufgaben vorgestellt, die zur Wiederholung oder zum Üben immer wieder in den Unterricht einfließen können. Vor allem sollen diese Aufgaben als Vorbereitung auf die schriftliche Abiturprüfung dienen. Doch handelt es sich hier um Übungsaufgaben und nicht um Beispielaufgaben, da vom Umfang jeweils eine Aufgabe etwa ein Drittel einer schriftlichen Abiturprüfung ausmachen würde. Dabei gibt es in den verschiedenen Bundesländern allerdings große Variationen.
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.
Gesamtwerk
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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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
Chemie und Gesundheit
„Chemie und Gesundheit“, diese beiden Bereiche passen in der Vorstellung vieler Menschen nicht zusammen, mehr noch, sie werden häufig sogar als gegensätzlich zueinander gesehen. In der gängigen öffentlichen Meinung ist Chemie noch immer „un – gesund“. Die mannigfaltigen Beiträge der Chemie zur Bekämpfung von Krankheiten, ob mit Medikamenten, Impfstoffen oder Desinfektionsmitteln, sowie zur Erhaltung der Gesundheit und zur Förderung von Leistungsfähigkeit mit Nahrungsergänzungsmitteln oder „functional food“ finden nur geringe Beachtung. Sie werden vom Verbraucher – wie es scheint – nicht der „klassischen Chemie“ zugeordnet. Dieses Heft zeigt an unterschiedlichen Beispielen Bezüge zwischen Chemie und Gesundheit auf und gibt Anregungen für einen zeitgemäßen, interessanten und lebensweltorientierten Chemieunterricht zu gesundheitsbezogenen Themen. Schülerinnen und Schüler erhalten Einblicke in die Bereiche Ursachen von Krankheiten (am Beispiel der Bildung von Harnsteinen), Prävention der Übertragung von Krankheiten (am Beispiel von Desinfektionsmittel), Wirkstofffindung (am Beispiel Drug Design von Chininderivaten), Bedeutung der medikamentösen Behandlung von Krankheiten (am Beispiel der Geschichte der Malaria-Bekämpfung) und Toxikologie. Der didaktische Basisartikel stellt aktuelle Theorien und Konzepte zu Gesundheit und Gesundheitserziehung – die in der Schule meist dem Biologieunterricht zugeordnet wird – dar und stellt in einer Übersicht Ideen für „Gesundheits-Themen“ im Chemieunterricht zusammen. Ich wünsche Ihnen eine interessante Lektüre und die Zeit zum Ausprobieren neuer Ideen in Ihrem Unterricht
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James Bond auf der Suche nach dem Wundermittel
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Untersuche den Stoff! Ein Lernzirkel zum Thema Stoffeigenschaften
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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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