Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 12/39
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Chemie
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Fracking mit Think-Pair-Share verstehen
Erdgas wird immer knapper in Europa. Besonders schwierig wird die Gasversorgung, wenn kein Gas aus Russland mehr bezogen werden kann oder soll. Daher rückt die Frage, ob nicht doch auch in Deutschland Fracking betrieben werden soll, immer mehr in den Vordergrund. Das Gas, das im Schiefergestein lagert, könnte sicherlich eine Möglichkeit sein, Engpässe in der Gasversorgung die nächsten Jahre gut zu überbrücken, bis die erneuerbaren Energien weiter ausgebaut sind. Aber was genau ist überhaupt Fracking und welchen Preis müssten unsere Umwelt und wir Menschen für unseren Energiehunger zahlen? Das soll in diesem Beitrag mithilfe von Filmen, Texten und entsprechenden Arbeitsaufträgen von den Schülerinnen und Schülern herausgefunden werden.
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Chemische Analytik
Um Erkenntnisse über die Konzentration gelöster Stoffe, Atomradien und die Struktur organischer Verbindungen zu erlangen, wird in der analytischen Chemie das Refraktometer verwendet. Hierbei misst das Refraktometer die Veränderung der Geschwindigkeit von Lichtstrahlen beim Durchdringen transparenter Stoffe und somit die optische Dichte, auch Brechungsindex genannt. Rückschlüsse auf den Aufbau der Materie gibt die Veränderung der wieder austretenden Strahlung und ist die Grundlage aller spektroskopischen Methoden. In dieser Einheit bestimmen Sie mit Ihren Lernenden die Konzentration gelöster Stoffe sowie Atomradien.
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Der Kohlenstoffkreislauf
Kohlenstoffkreislauf und Klimaschutz stehen in enger Beziehung zueinander. Der Beitrag soll für die Schülerinnen und Schüler die Grundlage schaffen, im Alltag mitreden zu können. Sie sollen sich eine eigene Meinung zur Verwendung von fossilen und erneuerbaren Rohstoffen bilden und diese auch mit Argumenten unterstützen können. Daher werden neben dem reinen Kohlenstoffkreislauf auch der Treibhauseffekt und die Beschaffungsschwierigkeiten erneuerbarer Rohstoffe diskutiert.
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Gesamtwerk
Molekül-Ionen
Nach der Einführung von Säure-Base-Reaktionen können die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen zu den wichtigsten Säuren und Basen wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Phosphorsäure sowie Ammoniak festigen. Sie lernen die dazugehörigen korrespondierenden Säuren bzw. Basen als Molekül-Ionen kennen und üben anhand dieser Molekül-Ionen die Erstellung von Salzformeln sowie Fällungsreaktionen.
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Die erste Hauptgruppe des Periodensystems
In dieser Unterrichtsreihe zur ersten Hauptgruppe des Periodensystems erforschen Ihre Schülerinnen und Schüler in spannenden und abwechslungsreichen Versuchen die besonderen Eigenschaften der Alkalimetalle. Sie entwickeln selbstständig eine Möglichkeit zum Auffangen von Wasserstoff nach der Reaktion eines Alkalimetalls mit Wasser und erforschen im Stationenlernen die unterschiedlichen Flammenfärbungen der einzelnen Elemente der Hauptgruppe.
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Gesamtwerk
Das Polysaccharid Stärke
Das Kennenlernen der Organischen Chemie gilt als Grundlage des Chemieunterrichts der Sekundarstufe I. Die Thematik Ernährung spielt dabei nicht nur im naturwissenschaftlichen Unterricht eine bedeutsame Rolle, sondern begleitet die Schülerinnen und Schüler täglich. Eine bedachte Lebensweise setzt Grundlagenkenntnisse der existenten Nährstoffgruppen sowie einer bewussten Betrachtung von Lebensmitteln voraus. Wie diese im Chemieunterricht gelehrt und gelernt werden können, wird im folgenden Beitrag im Zuge einer differenzierten Unterrichtsgestaltung anhand der Thematik „Stärke“ dargelegt.
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Lichtmessung mittels DIY-Fotometrie
In dieser Unterrichtseinheit werden die Grundlagen der Fotometrie gelegt und mithilfe von im schuleigenen Maker Space produzierten DIY-Fotometern eine Konzentrationsmessung des Farbstoffs Orange II durchgeführt und die Konzentration von Koffein in Energy Drinks fotometrisch ermittelt. Anhand der iodometrischen Titration als Vergleichsverfahren werden Inhalte zurückliegender Unterrichtseinheiten wiederholt.
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Chemische Reaktionen
Das Verständnis von chemischen Reaktionen ist einer der wesentlichen Inhalte des Chemieunterrichts. Schülerinnen und Schüler erwerben Kompetenzen im Basiskonzept Chemische Reaktion von den ersten Anfängen im Sachunterricht an der Grundschule bis hin zum vertieften Verständnis des chemischen Gleichgewichts und der Kinetik chemischer Reaktionen in der Oberstufe. Die Artikel in dieser Ausgabe von Unterricht Chemie zeigen neue Wege zum Basiskonzept Chemische Reaktionen auf. Aus dem Inhalt: Neue Zugänge zu chemischen Reaktionen; Einführung der Chemischen Reaktion in einem inklusiven Chemieunterricht; Experimentelle Untersuchung von Zigarettenfiltern; Warum explodiert der Akku? - Modellexperiment zu unerwünschten chemischen Reaktionen im Akku; Neutralisationsreaktion unter dem Mikroskop. Versuchskartei: Das oszillierende Platinherz mit E-Liquids.
Gesamtwerk
BNE in Schule und Lehrkräftefortbildung
In Zeiten wachsenden Problembewusstseins für globale ökologische Herausforderungen, das sich etwa in der Fridays-for-Future-Bewegung dokumentiert, müssen Chancen wie Gefahren innovativer Technologien und Verfahren auch im Bildungskontext stärker thematisiert werden: Wie können Jugendliche darauf vorbereitet werden, umweltpolitische Diskussionen zu bewerten und – wenn nötig – selbst mündige Entscheidungen zu treffen? In diesem Band werden fachdidaktische Konzepte vorgestellt, wie ökologisch bedeutsame Themen inhaltlich aufbereitet werden können. Zugleich wird mit der Technikfolgenabschätzung ein Vorgehen vorgeschlagen, durch das ein rationales Abwägen möglicher Chancen und Risiken im Unterricht und der außerschulischen Bildungsarbeit gelingen kann. Ein besonderer Fokus liegt hierbei auf der Nanotechnologie, anhand derer exemplarisch Schnittmengen zwischen Bildung für nachhaltige Entwicklung, Technikfolgenabschätzung und (außer-)schulischer Bildung aufgezeigt werden.
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33 Ideen Digitale Medien Chemie
Digitale Medien im Chemieunterricht: Als Lehrkraft für Chemie wissen Sie natürlich, dass der Einsatz digitaler Medien zunehmend zu einem Qualitätsmerkmal für einen modernen und handlungsorientierten Unterricht wird. Doch wie lassen sich digitale Medien am besten in Ihren Chemieunterricht einbinden? Dieser Band liefert Ihnen 33 tolle Ideen, wie dies selbst bei geringen Vorkenntnisse gelingen kann! Praxisbewährt und leicht umsetzbar: Jede der 33 Ideen für digitale Medien im Chemieunterricht wird Schritt für Schritt erklärt und jeweils an einem konkreten Beispiel verdeutlicht. Weiterhin erhalten Sie hilfreiche Tipps für die Durchführung und Hinweise zu möglichen Stolperfallen. Auf diese Weise können Sie auch als Einsteiger*in souverän vor Ihrer Klasse auftreten. Schneller Einsatz im Chemieunterricht: Dank einer übersichtlichen Gliederung mit Angaben zu benötigten Materialien, technischen Voraussetzungen, Unterrichtsphase, Dauer, Ziel und Klassenstufe finden Sie schnell die richtige Idee für Ihren Unterricht. Die Medienkompetenz Ihrer Schüler*innen wird gestärkt, während Sie gleichzeitig wichtige Inhalte des Chemieunterrichts vermitteln. Der Band enthält: 33 praxiserprobte Ideen zum Einsatz digitaler Medien im Chemieunterricht. Inhaltliche Schwerpunkte: Medienkompetenz; Kompetenzorientierung; Schülerorientierung; Methoden; Unterrichtsverlauf; Erarbeitung.
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Carbonsäuren
Essig ist schon seit über 8000 Jahren bekannt und hat in der menschlichen Geschichte eine bedeutende Rolle gespielt. Der Beitrag bietet viele fächerübergreifende Aspekte, die als Motivation und zur Gestaltung einer lehrerzentrierten Einstiegsstunde in das Thema Carbonsäuren genutzt werden können. Es werden Querverweise zu den Fächern Geschichte, Musik, Latein, Religion und Biologie aufgezeigt. Alternativ können die Materialien auch im schülerzentrierten Unterricht eingesetzt werden: Zum Einstieg in die Unterrichtseinheit Carbonsäuren wird die Essigsäure mit der Carboxylgruppe als funktioneller Gruppe und die Entstehung durch Oxidation einer primären Hydroxylgruppe erarbeitet. In den weiteren Materialien werden an Alltagsbeispielen (Essig und Mineralwasser) verschiedene Themen der vorigen Klassen vertieft. So werden die beiden zentralen Reaktionstypen (Redox- und Säure-Base-Reaktion) wiederholt und vergleichend gegenübergestellt und das stöchiometrische Rechnen im Sachzusammenhang geübt
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Das Konzept des Latentwärmespeichers
Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Funktionsweise eines Taschenwärmers, der vielen Schülerinnen und Schülern aus ihrem Alltag bekannt ist. Nach einer ersten Hypothesenbildung werden mithilfe eines Schülerversuchs die tatsächlichen Abläufe erarbeitet und auf Teilchenebene gedeutet. Die Begriffe Schmelz- und Erstarrungsenthalpie werden zugeordnet. Zur Vertiefung werden weitere PCM (Phase-Change-Material) anhand von Beispielen aus dem Bereich Funktionskleidung sowie Gebäudetechnik vorgestellt und ihre Einsatzmöglichkeiten abgewogen.
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Das chemische Gleichgewicht
Das Thema Chemisches Gleichgewicht setzt Kenntnisse in einigen Themenbereichen des Chemieunterrichts voraus. Grundlagen zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit werden zu Beginn der Einheit nur knapp reaktiviert. Das Verständnis von chemischen Gleichgewichten findet Anwendung bei den Themen pH-Wert und Säure-Base-Reaktionen ebenso wie für das Verstehen von Fließgleichgewichten als chemi-sche Grundlage von Leben. Auch bei diesen beiden Themengebieten sollten zumindest elementare Grundkenntnisse vorhanden sein. Das Thema Chemisches Gleichgewicht enthält ein paar Stolperfallen für die Entwicklung eines fachlich angemessenen Verständnisses bei Lernenden. In den Materialien dieses Beitrags werden mögliche Missverständnisse bewusst thematisiert, sodass sich die Schülerinnen und Schüler damit aktiv auseinandersetzen können.
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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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Gefahr durch Schwefelsäure?
In dieser Unterrichtseinheit vertiefen und überprüfen die Lernenden ihr Fachwissen zu Säuren anhand eines Schiffsunglücks, bei dem 2011 der mit Schwefelsäure beladene Tanker "Waldhof" im Rhein kenterte. In den Rollen von Chemieexperten, Schiffsbauer/-innen und Umweltanalytiker/-innen erarbeiten sie Vor- und Nachteile möglicher Rettungsmaßnahmen theoretisch und experimentell. Ihr Ergebnis wird in Form eines Briefes an den Bürgermeister festgehalten.
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Die IUPAC-Nomenklatur
Viele Moleküle in der organischen Chemie sind sehr komplex und unübersichtlich. Aufgrund der Anzahl an immer mehr neuen Verbindungen und auch Verbindungsklassen ist eine systematische Benennung nicht mehr ausreichend, sodass die IUPAC-Regeln eingeführt wurden. Mithilfe der IUPAC-Regeln wird eine international gültige und verständliche chemische Nomenklatur aufgestellt. In dieser Unterrichtseinheit werden Ihren Schülerinnen und Schülern die Grundlagen zum Erfassen von Nomenklaturen nähergebracht.
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Zukunft Elektromobilität
Um die Verkehrswende in Richtung CO2-neutrale Mobilität zu bewerkstelligen, sind viele Themen rund um die Elektromobilität von Bedeutung. Die vorliegenden Unterrichtsmaterialien sollen dazu beitragen, die vor unserer Gesellschaft liegenden Aufgaben durch frühe Technische Bildung bei Schülerinnen und Schülern zu bewältigen.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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MINT Zirkel – Ausgabe 3, September 2022
Was es mit Tiefseeastronomie auf sich hat, wie uns der Klimawandel in Bewegung setzt, wie man die Wolfspopulation in Deutschland mathematisch untersuchen kann und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder tolle Zusatzmaterialien für den Unterricht dabei. Jetzt reinschauen!
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Berechnung von pH-Werten saurer und basischer Lösungen des Alltags II
In unserem Alltag begegnen wir nicht nur Säuren und Basen, sondern auch Ampholyten. Wasser ist wohl das bekannteste Beispiel. Puffer können den pH-Wert eines wässrigen Systems in gewissen Grenzen konstant halten. Vor zu starker Demineralisation durch Säuren werden unsere Zähne von Hydrogencarbonat-Ionen im Speichel geschützt. Titrationen sind wichtige analytische Verfahren in chemischen Laboren, im Bereich der Umweltüberwachung sowie in der chemischen Industrie. Mit Säure-Base-Titrationen kann die Konzentration einer sauren oder basischen Lösung ermittelt werden.
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Die Entwicklung der sauerstoffhaltigen Erdatmosphäre
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler die Entstehung unserer sauerstoffhaltigen Atmosphäre weitgehend eigenständig. Sie nutzen hierbei digitale Werkzeuge zur Präsentation sowie Gestaltung von Fotostorys. Im Vordergrund steht die Erkenntnis, dass die Entstehung des Lebens die Evolution der Atmosphäre maßgeblich prägte. Lebewesen und Atmosphäre beeinflussten sich immerfort wechselseitig. In einem Additum beurteilen die Lernenden Folgen und Risiken des aktuellen Wandels der Atmosphäre für das Klima und die Ökosysteme.
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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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Der Rutherford'sche Streuversuch
Mit dieser Unterrichtseinheit zum Rutherford'schen Streuversuch wird ein klassischer Unterrichtsinhalt des Chemie- und Physikunterrichts der Sekundarstufe I praktisch durchgeführt. Während es bereits einige gute Animationen und auch Filme zu diesem Versuch gibt, fehlte bisher eine Möglichkeit, Schülerinnen und Schüler das Experiment selbstständig erfahrbar zu machen und ihnen so im Rahmen des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges ein Werkzeug an die Hand zu geben, eigene Überlegungen zur Erweiterung ihrer Atomvorstellung anzustellen.
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Nanochemie
Sonnencreme, leistungsstarke Akkus und Antigenschnelltests sind nur drei Produkte, die „Nano-Materialien enthalten. Die Eigenschaften der Nanodimension sind genauso faszinierend wie alltagsrelevant und erweitern schultypische Struktur-Eigenschafts-Betrachtungen. In den neuen Bildungsstandards für die Sekundarstufe II sind die Themenfelder „Nanostrukturen“ und „Nanomaterialien“ explizit aufgeführt. Die Artikel in diesem Heft geben Tipps und Anregungen für die Umsetzung im Chemieunterricht der Sekundarstufe I und II. Aus dem Inhalt: Nanotechnologie in der Schule – Wie aus einer wissenschaftlichen Entwicklung ein Unterrichtsthema wird; Nanosprays, Nanosilber und Nanofiltration – Nanochemie als Thema eines Projektkurses; Wie funktioniert der Antigen-Schnelltest auf SARS-CoV-2? – Ein Modellexperiment zum Aufbau und zur Funktion von Lateral-Flow-Tests; Leistungsstarke Akkus durch Nanoeffekte – Struktur und Eigenschaften nanostrukturierter Materialien. Extra: Warum gibt es unterschiedliche Atommodelle? – Förderung eines vertiefenden Modellverständnisses mit Low-Cost-Blackboxen.
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Biokatalysatoren oder Enzyme
Biokatalysatoren gibt es nicht nur in der Kartoffel oder als Pulver in der Chemievorbereitung. In diesem Beitrag kommen allt├ñgliche Stoffe mit Enzymen zum Einsatz, wodurch die weite Verbreitung und Verwendung von Enzymen in der Lebenswirklichkeit der Menschen deutlich wird. Anhand von Schülerversuchen, die teils auch als Hausaufgabe durchgeführt werden können, werden die Temperatur- und pH-Wert-Abhängigkeit der Enzyme ebenso erarbeitet wie die typischen Eigenschaften der Enzyme, also Wirk- und Stoffspezifität.
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