Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke
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Chemie
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Aktivierungsenergie und Katalysatoren
Die Aktivierungsenergie ist ein wichtiger Begriff in der Chemie. Dieser soll hier mit Leben gefüllt werden, indem über einfache, aber eindrucksvolle Schülerversuche die verschiedenen Formen und die für bestimmte Reaktionen nötige Menge der Aktivierungsenergien miteinander verglichen werden. Auch die Veränderbarkeit der Höhe der nötigen Aktivierungsenergie über Katalysatoren ist ein Thema, das per Schülerversuch ermittelt wird.
Gesamtwerk
Wirkungsweise und Bedeutung von Puffersystemen
Schon kleine Schwankungen im pH-Wert des Bluts können schwerwiegende Folgen haben. Verantwortlich für die Stabilität dieses empfindlichen Systems sind verschiedene Puffersysteme, die den physiologischen pH-Bereich zuverlässig sichern. In dieser Unterrichtseinheit steht die Säure-Base-Chemie im Zentrum: Die chemischen Grundlagen der Pufferwirkung werden erläutert und mit Beispielen aus dem menschlichen Organismus verknüpft. Dabei rücken auch Krankheitsbilder wie Azidose und Alkalose in den Blick, die zeigen, welche dramatischen Konsequenzen eine Störung des Gleichgewichts haben kann. Blut erfüllt lebenswichtige Aufgaben – es versorgt den Körper mit Sauerstoff und Nährstoffen und transportiert Abfallstoffe wie Kohlendioxid ab. Seine Bedeutung tritt jedoch oft erst dann ins Bewusstsein, wenn gesundheitliche Probleme oder Verletzungen auftreten.
Gesamtwerk
Atommodelle von der Antike bis zur Quantenmechanik
Die Unterrichtseinheit ist speziell für den Chemieunterricht der Oberstufe konzipiert und bietet einen fundierten Zugang zur Entwicklung moderner Atommodelle. Ihre Schülerinnen und Schüler vertiefen das Verständnis der Elektronenverteilung in der Atomhülle und bearbeiten damit ein zentrales Thema für das Verständnis von Periodensystem, Bindungsverhalten und Molekülstruktur. Die Einheit folgt dem historischen Erkenntnisweg von der klassischen Teilchenvorstellung bis zur quantenmechanischen Beschreibung der Atomhülle. Im Fokus steht das Wasserstoffatom als einfachstes, aber besonders gut geeignetes Beispiel zur Veranschaulichung zentraler Konzepte wie Energieniveaus, Elektronenwellen, Orbitale und Aufenthaltswahrscheinlichkeiten.
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Gesamtwerk
Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoffdioxid
Die Verringerung der Treibhausgasemissionen ist eine zentrale Aufgabe des 21. Jahrhunderts. Die Abscheidung und Speicherung von Kohlenstoffdioxid können hierbei einen wichtigen Beitrag leisten und gewinnen auch in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Mit diesem Material erhält Ihre Klasse einen Einblick in die Welt der Funktionsmaterialien. Hierfür wird zunächst auf die Modifikationen des Kohlenstoffs eingegangen und später werden verschiedene Nanomaterialien beleuchtet, die für viele verschiedene Zwecke eingesetzt werden können. Dabei wird im Detail auf die neuartigen kovalenten organischen Netzwerke eingegangen, die sich für die Speicherung von Kohlenstoffdioxid eignen. Zur Recherche und Bearbeitung der Aufgaben wird das Internet genutzt und dadurch die Medienkompetenz geschult.
Gesamtwerk
Oxidationszahlen einmal anders
Oxidationszahlen mit ihren Regeln sind eigentlich ein trockenes Thema. Aber verpackt in ein Spiel, sind die Bestimmungen der Oxidationszahlen organischer Moleküle schnell erlernt. Vor allem, wenn es für das schnelle Erfassen und Anwenden eine kleine Belohnung gibt, nachdem das Schloss geknackt wurde.
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Kooperative Erarbeitung chemischer Hintergründe von Feuer
Die Lernenden entdecken kooperativ und spielerisch, aber sicher den Umgang mit Feuer. Anhand von motivierenden Themen aus der Lebenswelt der Lernenden, wie zum Beispiel ein Lagerfeuer am Strand oder ein Grillfest in der Schule, finden die Lernenden einen niedrigschwelligen Zugang zu den chemischen Hintergründen von Feuer. Schüleraktivierende Methoden, wie die szenische Darstellung, ein Egg Race und ein Mystery, sorgen für eine hohe Lernerautonomie und nachhaltiges Lernen.
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Salznamen spielerisch ermitteln
Die Lernenden haben mit dieser Unterrichtseinheit die Möglichkeit spielerisch die Bildung von Salzen (Ionenverbindungen aus Metall- und Nichtmetall-Atomen) einzuüben. Durch würfeln kombinieren die Lernenden zwei mögliche Kombinationen von Metall- und Nichtmetall-Atomen, bilden daraus zwei korrekte mögliche Verhältnisformel und dürfen dann entsprechend der Gesamtanzahl enthaltener Atome auf dem Spielbrett vorangehen.
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Oxalsäure
In dieser Unterrichtseinheit für den chemischen Oberstufenunterricht beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit der Chemie der Oxalsäure. Die Oxalsäure ist ein Inhaltsstoff vieler Pflanzen, auch solcher, die als Gemüse Verwendung finden. Die Redoxreaktion mit Kaliumpermanganat wird für die Bestimmung der Oxalsäure auch in Pflanzenmaterialien genutzt. In einem Gemisch aus Oxalsäure und Ethanol entsteht ohne weiteren Zusatz eines Katalysators der Oxalsäurediethylester. Oxalat-Anionen treten als Liganden in komplexen Verbindungen auf. Ein bestimmter Eisen-Oxalat-Komplex zerfällt bei Einwirkung von Licht. Diese photochemische Reaktion ist die Basis zur Erstellung von Blaupausen. Wegen der Vielfalt der Reaktionen ist Oxalsäure in besonderem Maße für den projektorientierten Unterricht geeignet.
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Naturstoffe
Naturstoffe sind in der Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler in den verschiedensten Lebensbereichen allgegenwärtig. Sie sind wesentliche Bestandteile des eigenen Körpers und der täglichen Nahrung und können Treibstoff im Verkehrsmittel mit Verbrennungsmotor sein oder den Körper in Form eines Baumwollpullovers wärmen. Mithilfe dieser Unterrichtseinheit erschließen sich die Schülerinnen und Schüler weitgehend selbstständig die Grundlagen für eine vergleichende Betrachtung der Stoffgruppen Fette, Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren. Sie blicken auf die Struktur, die chemischen Eigenschaften und die Bedeutung dieser Naturstoffe in der Ernährung und als Rohstoffquelle.
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Lebendiger Boden
Ein Stoffkreislauf im Boden – und niemand kann ihn sehen. Was passiert dort und wer ist daran beteiligt? Jeder hat seine Aufgabe und ein Schritt folgt auf den anderen. Ihre Schülerinnen und Schüler finden es selbst heraus: Durch die Erstellung von Steckbriefen und mithilfe von Clusterkarten entwickeln sie in einer Gruppenarbeit den Stickstoffkreislauf und verinnerlichen so die Zusammenhänge. Vertiefend setzen die Lernenden aktuelle Umweltprobleme in Bezug und bewerten diese. Ein Rätsel dient zum Abschluss der Einheit als Lernerfolgskontrolle und festigt das Wissen.
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Eine Einführung in die Nanochemie
In dieser Unterrichtseinheit wird gezeigt, wie groß die Wirkung im Nanobereich ist. Ob durch Lotos-Effekt, als Nanopartikel in Sonnencreme oder in antibakteriellen Textilien, Nanochemie ist auch in unserem Alltag stark vertreten. Anhand verschiedener Methoden, wie beispielsweise Rollenspiele oder forschungsnahen Arbeitsaufträgen, setzen sich die Lernenden mit den Eigenschaften nanostrukturierter Materialien, dem Tyndall-Effekt, superhydrophoben Oberflächen, sowie den Chancen und Risiken der Nanotechnologie auseinander.
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Übungsaufgaben rund ums Aluminium
Die vorliegenden Aufgaben sind als umfangreiche Übungs-, Vertiefungs- oder Wiederholungsaufgaben zum Abschluss des Themas Elektrochemie in der Sekundarstufe II gedacht. Redoxreaktionen, Elektrolyse oder auch Recycling des Metalls Aluminium werden genauer beleuchtet und anhand von aktuellen Anwendungen beleuchtet. Alternativ können die Übungsaufgaben als materialgebundene Klausuraufgaben eingesetzt werden, um den Lernenden in Vorbereitung auf das Abitur die Möglichkeit zu bieten, Texte und andere Vorgaben auszuwerten und fragenbezogen aufzubereiten.
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Escape-Room zu Säuren und Laugen im Alltag
Beim Zubereiten eines Zaubertranks ist Harry ein großer Fehler passiert. Professor Snape ist sauer und sperrt ihn mit Magie im Labor ein. Alles, was ihm für seinen rettenden Ausweg bleibt, sind die verzauberten Rätselumschläge seiner Freunde. Die Lernenden setzen sich in diesem Escape-Room mit den Eigenschaften, Verwendung und Formeln der Säuren und Basen sowie der Neutralisation auseinander. In Kleingruppen geht es in Teamarbeit die Rätsel rund um die Säure-Base-Theorie nach Arrhenius zu entzaubern und die rettenden Lösungswörter zu bilden.
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Oxidationszahlen einmal anders
Oxidationszahlen mit ihren Regeln sind eigentlich ein trockenes Thema. Aber verpackt in ein Spiel, sind die Bestimmungen der Oxidationszahlen organischer Moleküle schnell erlernt. Vor allem, wenn es für das schnelle Erfassen und Anwenden eine kleine Belohnung gibt, nachdem das Schloss geknackt wurde.
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Eine Lerntheke zu Bodenuntersuchungen
In dieser Unterrichtseinheit bestimmen Ihre Lernenden bei einer selbstentnommenen Bodenprobe beispielsweise die Nitrat-, Phosphat- und Eisen-Konzentration und den pH-Wert. Dazu sollen sie Experimente zur Bodenuntersuchung selbstständig durchführen und lernen die fachlichen Hintergründe dazu kennen. Außerdem beschäftigen sie sich mit den Auswirkungen von Über- und Unterdüngung auf das Ökosystem Boden.
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