Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke
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Chemie
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Stoffeigenschaften ausnutzen
Stofftrennverfahren begegnen uns jeden Tag in einer Vielzahl von Situationen: ob beim Filtrieren von Kaffee, dem Trocknen von Wäsche an der Wäscheleine oder dem Extrahieren beim Teekochen – Trennverfahren sind überall zu beobachten. In unserer Unterrichtseinheit lernen Ihre Schüler verschiedene Trennverfahren kennen. In zahlreichen Schülerexperimenten setzen sie sich mit den fachlichen Inhalten auseinander und vertiefen ihre experimentellen Fähigkeiten.
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Reaktionswege in der organischen Chemie
Organische Verbindungen begegnen uns jeden Tag. Sie sind z. B. in Lebensmitteln, Kunststoffen, Kunstfasern und Medikamenten enthalten. Viele dieser Verbindungen werden synthetisch hergestellt. Die Chemiker benötigen daher ein fundiertes Wissen über die ablaufenden Reaktionen, das bei der Planung neuer Synthesen unabdingbar ist. Ein wichtiges Instrument zur Planung ist das Aufstellen von Reaktionsmechanismen. Um Reaktionsmechanismen erfolgreich aufzustellen, benötigt man Wissen über funktionelle Gruppen und deren Polarität, Stabilität von Verbindungen sowie die Wirkungsweise von Katalysatoren. Grundlegende Konzepte und Reaktionsarten wie Elektrophilie, Nukleophilie, Redoxreaktionen oder Säure-Base-Reaktionen bieten die Grundlage für den Aufbau dieses Wissens.
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Der Säuregehalt von Weinen unterschiedlicher Anbaugebiete
In der Oberstufe sind Säure-Base-Reaktionen fest in den Kerncurricula verankert. Dabei wird auch die Neutralisationsreaktion in den Unterricht eingebettet. Experimentell werden dabei Titrationen eingeführt – zumeist werden dabei Salzsäure und Natronlauge eingesetzt. Warum nicht mal als Vertiefung eine zweiprotonige Säure, wie die Weinsäure, in den Unterricht miteinbeziehen? Am Kontext „Wein“ kann mithilfe der Titration auf den Säuregehalt geschlossen werden. Für Schülerinnen und Schüler oftmals unattraktive Berechnungen können so nachvollziehbarer aufgezeigt und thematisiert werden.
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Die Chemie der selbstaufblasenden Luftballons
Für Kindergeburtstage findet man in den Geschenkeabteilungen der Kaufhäuser häufig sogenannte „Zauberballons“. Wie von Zauberhand blasen sich diese durch einen einfachen Schlag auf die Ballonhülle von selbst auf. In dieser Unterrichtseinheit werden diese selbstaufblasenden Luftballons genauer untersucht. Die Lernenden können durch einfache Nachweismethoden selbstständig die Chemie dieser „Zauberballons“ erforschen. Die Unterrichtseinheit spiegelt auch die in den Lehrplänen für Chemie genannten naturwissenschaftlichen Kompetenzen wider. Die Lernenden wenden ihr Fachwissen zur Identifizierung der Inhaltsstoffe an. Sie gewinnen Erkenntnisse durch das Aufstellen von Hypothesen und deren Überprüfung durch Experimente.
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Periodensystem der Elemente
Methodisch abwechslungsreich erarbeiten Ihre Schüler in dieser Einheit die historische Entwicklung von den Symbolen der Alchemisten zu den heutigen Elementsymbolen und deren Anordnung im Periodensystem der Elemente. So wird das sonst lehrerzentriert unterrichtete Grundlagenthema spielerisch und mit viel Eigenaktivität der Schüler abwechslungsreich erarbeitet.
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Mikroplastik
Mikroplastik ist in zahlreichen Produkten wie Shampoos, Peelings, Sonnencremes und Medikamenten enthalten. Gleichzeitig wird in den Medien vermehrt auf die Gefahr von Mikroplastik hingewiesen. Mittlerweile werden Produkte sogar mit der Kennzeichnung beworben, dass sie kein Mikroplastik enthalten. In unserer schülerzentrierten Unterrichtseinheit werden die Definition und die Entstehung von Mikroplastik behandelt, das Recycling von Kunststoffen und die ausgehende Gefahr von Mikroplastik in den Blick genommen und der Nachweis von Kunststoffen thematisiert. Dazu wird die Infrarot-Spektroskopie eingeführt und mit der Atomabsorptions-Spektroskopie verglichen. Der fachsystematische Schwerpunkt liegt somit im Bereich der Kunststoffe sowie der analytischen Chemie.
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Grundlagenwiederholung III
Oft wird der Einstieg in den Chemieunterricht der Oberstufe dadurch erschwert, dass von manchen Schülerinnen und Schülern zentrale fachliche Grundlagen nicht sicher beherrscht werden oder diese zumindest eine gründliche Auffrischung benötigen. Unser dritter Wiederholungsbeitrag dreht sich um das Bestimmen von Summen- und Verhältnisformeln, den Unterschied zwischen Summen- und Verhältnisformeln, grafische Modelldarstellungen von molekular sowie von gitterartig aufgebauten Stoffen sowie um das Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen. Die Aufgaben sind nach drei Anforderungsniveaus differenziert, vielfältig bezüglich der Aufgabenformate und decken unterschiedliche Kompetenzbereiche ab.
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Kalorimetrie
Gerade im Umgang mit dem Begriff der Energie manifestieren sich bei Schülerinnen und Schülern (SuS) leicht Fehlvorstellungen, obwohl die Begrifflichkeit mittlerweile omnipräsent im Alltag zu sein scheint (Stichwort: Energiewende). Vertiefende thermodynamische Betrachtungen von chemischen Prozessen stellen aufgrund der erhöhten Abstraktion oft große Herausforderungen dar. Ein Zugang über einen alltagsrelevanten Sachverhalt kann hier die Zugangsschwelle senken und die Motivation der SuS deutlich erhöhen. In dieser Einheit führen die SuS dabei erst die kalorimetrische Untersuchung der Nudelverbrennung durch (hohe Handlungsorientierung) und werten diese nach einer Vorgabe aus. Die theoretischen Hintergründe werden anschließend erarbeitet und können immer wieder auf den eigens durchgeführten Versuch übertragen werden.
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Die Kohlensäure
Jeder trinkt vor allem bei heißen Temperaturen gerne mal eine Limonade mit Kohlensäure oder kühles Mineralwasser, umgangssprachlich auch „saurer“ Sprudel genannt. Diese Einheit beschäftigt sich daher mit dieser aus dem Alltag sehr geläufigen Säure, der Kohlensäure sowie mit ihren Salzen und dem Kohlenstoffkreislauf. Hierbei wird auch auf die Veränderungen des Kreislaufs durch den Eingriff des Menschen eingegangen.
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Salze und Salznamen
Schon kleine Kinder kennen die Bezeichnung „Salz“ aus dem Alltagsgebrauch, welche in der Allgemeinheit für Speise- oder Kochsalz steht. Im chemischen Sinne werden Stoffe als Salze bezeichnet, die sich aus Anionen und Kationen zusammensetzen. Diese Einheit dient dem spielerischen Wiederholen und Festigen der Thematik und kann auch gut in Vertretungsstunden eingesetzt werden. Quiz, Dominospiel, Lückentext und Wortsuchrätsel sorgen für Abwechslung beim Stationenlernen.
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Forscherwerkstatt
In der Forscherwerkstatt werden Ideen für neue Produkte entwickelt, Materialien mit ihren Stoffeigenschaften ausgewählt, gemessen, verglichen und schließlich eingebaut – oder verworfen. Das Wissen um Stoffeigenschaften spielt dabei eine zentrale Rolle, aber auch, wie man chemisch und wissenschaftlich arbeitet. Lassen Sie Ihre Schüler einmal selbst Ideen entwickeln. Vielleicht werden Sie überrascht sein!
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Emulsionen hautnah
Fett und Öl sind nicht mischbar. Doch wie können dann aus einer Fett- und einer Wasserphase homogene Kosmetikprodukte entstehen. In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich Ihre Schüler mit Emulgatoren und verschiedenen Emulsionstypen. Dabei erproben sie ihre neuen Erkenntnisse in der praktischen Herstellung von Hautcremes passend zu ihrem Hauttyp. Für schnelle Schüler stehen weitere Informationsmaterialien zu Fakten rund um Kosmetikprodukte zur Verfügung.
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Reaktionswege in der organischen Chemie
Jedes Jahr werden weltweit schätzungsweise 100.000 neue organische Verbindungen synthetisiert. Gerade im Bereich der Wirkstoffe sind organische Verbindungen unverzichtbar. Informationen über die ablaufenden Reaktionen sind für die Planung neuer Synthesen dabei von besonderer Bedeutung. Es stellt sich in der organischen Chemie daher die Frage, warum Stoffe in genau dieser Art und Weise miteinander reagieren. Reaktionsmechanismen können hierzu die benötigten Hinweise geben. Sie bieten sich sowohl zur Erklärung von abgelaufenen Reaktionen als auch zur Vorhersage wahrscheinlicher Reaktionswege und Produkte an. Das Aufstellen von Reaktionsmechanismen setzt Wissen über funktionelle Gruppen und deren Polarität, Stabilität von Verbindungen sowie die Wirkungsweise von Katalysatoren voraus.
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Komplexchemie
Komplexchemieverbindungen besitzen eine große Bedeutung für die Biologie (Chelatkomplexe), Technik (Komplexkatalysatoren) und Forschung. Trotzdem sind sie in vielen Lehrplänen nicht obligatorisch verankert, was nicht zuletzt auf die häufig giftigen Komplexe, wie die von Nickel oder Chrom, zurückzuführen ist. Doch eigentlich ist diese Entscheidung als sehr bedauerlich zu bewerten, denn es gibt viele im Unterricht verwendbare und durchaus schülergeeignete Komplexe wie Kupferkomplexe und Chlorophylle. Dieser Beitrag berücksichtigt verschiedene Komplexverbindungen des Kupfers, da dieses Nebengruppenmetall den Schülerinnen und Schülern bereits aus dem vorhergehenden Chemieunterricht bekannt ist (bspw.: Nachweisreaktion von Wasser). Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Ligandenaustausch, der durch eine vielzahl von Experimenten erarbeitet wird.
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Auf der Suche nach dem tödlichen Salz
Im Rahmen einer komplexen Aufgabe zum Forschenden Lernen lösen die Schüler ein gemeinsames Mystery. Ein Mordfall mit mehreren Verdächtigen sowie ein am Tatort gefundener unbekannter, kristalliner Feststoff stellen die örtlichen Ermittler vor ein Rätsel. Die Mitglieder der Lerngruppe werden zu forensischen Forschern ausgebildet und begeben sich mithilfe diverser Nachweisreaktionen auf die Suche nach dem unbekannten Salz und finden schließlich den Täter.
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