Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke
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Chemie
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RAABE
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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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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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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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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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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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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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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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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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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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Abiturtraining 8: Farbstoffe
Dieser achte Beitrag der Reihe“Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Farbstoffe in den Blick. Die hier enthaltenen Übungsaufgaben bieten eine gezielte Vorbereitung auf das Abitur. Ziel des Materials ist es, den Schülerinnen und Schülern Aufgaben unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade und Kompetenzbereiche im Sinne eines Aufgabenpools anzubieten. Diese Aufgabensammlung kann sowohl von der Lehrperson als diagnostisches Instrument eingesetzt werden, um Informationen über den Wissensstand einer Lerngruppe zu erheben, als auch den Schülerinnen und Schülern als bewertungsfreien Lernraum zum selbstständigen Auffrischen, Anwenden und Vertiefen von Unterrichtsinhalten zur Verfügung gestellt werden.
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Ein Differenzierungskonzept
In der Thermodynamik hat die Volumenarbeit einen festen Platz und wird oftmals im Zusammenhang mit der inneren Energie und der Reaktionsenthalpie behandelt. In diesem Beitrag wird die Volumenarbeit am Beispiel der Reaktion von Zink mit Salzsäure experimentell ermittelt. Das Material ist unterrichtserprobt und die Aufgabenstellungen bieten neben der üblichen Differenzierung nach Komplexität auch eine Anregung zur Differenzierung im Bereich der Erkenntnisgewinnung.
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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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Experimente zur Fotosynthese
Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die Vorgänge der Fotosynthese mithilfe spannender Experimente. Neben der Bestimmung von Fotosyntheseraten unter verschiedenen Gegebenheiten chromatografieren sie Blattfarbstoffe aus Laubblättern. Weiterhin wiederholen Ihre Lernenden die Grundlagen des Mikroskopierens und prüfen ihr Wissen am Ende der Einheit selbstständig mithilfe interaktiver LearningApps-Übungen.
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