Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 35/39
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Chemie
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Wasser
Panta rhei, alles fließt – das Wasser als Inbegriff des Beweglichen und der Veränderung? Im Gegenteil: Wasser scheint eine konstante Größe im naturwissenschaftlichen Unterricht und nicht zuletzt im Fach Chemie zu sein. Aber auch am Bekannten und Bewährten sind Bildungsstandards und Kompetenzorientierung nicht spurlos vorüber gegangen: Sie fordern auch beim Wasser heraus zum Akzentuieren, seine Alltagspräsenz ebenso zu nutzen wie seine fachlichen Spezifika, es zu beziehen auf Basiskonzepte, es einzubinden in Elemente naturwissenschaftlichen Arbeitens, es zu betrachten als nahezu beliebig verfügbaren Stoff ebenso wie als wertvolles Gut, an dem vieler Orts Mangel herrscht. In diesem Sinn werden Sie für Ihren Unterricht hier tatsächlich mehrheitlich Bekanntes finden, das jetzt aber sein Potenzial fürs Lernen und Verstehen auf ganz differenzierte Weise entfaltet.
Gesamtwerk
Basiskonzept Energie
Wenn auch im Chemie-Anfangsunterricht bei chemischen Reaktionen der Stoffumsatz an erster Stelle steht, so findet doch bei jeder chemischen Reaktion auch ein Energieumsatz statt. Diese Energie kann in verschiedenen Formen auftreten und sollte im Laufe des Unterrichts immer mehr beachtet werden. Neben mechanischer Energie (Explosionen), elektrischer Energie (Batterien), Lichtenergie (Lumineszenzen) ist es vor allem Wärmeenergie (exotherme Reaktionen), die frei wird. Umgekehrt können chemische Vorgänge auch durch die genannten Energien, z. B. als Aktivierungsenergien, ausgelöst werden. Bei endothermen Reaktionen wird hingegen während des Reaktionsvorgangs Wärme aufgenommen, sodass sich die Umgebung abkühlt. Diesem weiten Feld der energetischen Vorgänge bei chemischen Reaktionen wird in zunehmendem Maße in den Lehrplänen und Schulbüchern Rechnung getragen. Es gibt außerdem zahlreiche didaktische Ansätze, um das Basiskonzept Energie bei chemischen Reaktionen im Sinne der Bildungsstandards zu erschließen. Gedanken und Beispiele dazu finden Sie in einer Reihe von Beiträgen in dieser Ausgabe unserer Zeitschrift. In diesem Heft finden Sie weitere Anregungen, wie Sie in Ihrem Unterricht zum Aufbau eines nachhaltigen und anschlussfähigen Energieverständnisses beitragen können.
Gesamtwerk
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
Testen kostet nichts
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Gesamtwerk
Analytisch arbeiten
In einem alten Kinderlied heißt es „Die Wissenschaft hat festgestellt, festgestellt, dass Marmelade Fett enthält, …“. „Enthält Marmelade wirklich Fett?“ – „Mit welcher Methode hat die Wissenschaft das herausgefunden?“– „Welches Nachweismittel hat die Wissenschaft verwendet?“ – „Was ist eigentlich Fett?“ – „Wie viel Fett ist in Marmelade enthalten?“ – „Ist das Fett in Marmelade schädlich für meine Gesundheit“? – „Kann man das Fett aus der Marmelade entfernen?“ – „Welche Wissenschaft hat diese Glanzleistung vollbracht?“ Die Neugier, Stoffe zu analysieren, wissen zu wollen, was und wie viel von ETWAS in einer Stoffmenge enthalten ist, treibt Chemiker dazu, auch in Zusammenarbeit mit anderen Wissenschaftsdisziplinen immer genauere Untersuchungsmethoden zu entwickeln. Diese Neugier ist natürlich nicht ausschließlich „Selbstzweck“ (Grundlagenforschung), hinter ihr stehen auch handfeste wirtschaftliche Interessen (Anwendungsforschung). Längst sind qualitative und quantitative Analyse ergänzt durch den Begriff „instrumentell“, die moderne Analytik ist weit weg von phänomenologischer Beschreibung ihrer Untersuchungsgegenstände, von Lötrohrproben und Boraxperlen. Und trotzdem haben auch solche Verfahren ihre Berechtigung und das nicht nur in einem historisch-genetischen Unterrichtsgang. Die Einbindung analytischer Fragestellungen in den Unterricht aller Klassenstufen bietet neben vielfältigen Möglichkeiten zur Selbstständigkeit immer auch Gelegenheit zur Entwicklung eines Grundverständnisses naturwissenschaftlichen Arbeitens. Wir sind gefordert, bei unseren Schülerinnen und Schülern Neugier und planvolles Vorgehen ebenso zu entwickeln und zu fördern wie die Kompetenzen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung. Die Auseinandersetzung mit analytischen Fragestellungen ist sehr gut geeignet, diesen Anforderungen zu genügen.
Gesamtwerk
Chemie erleben
Haben Sie Chemie bisher immer als eine Form von (schwarzer) Magie wahrgenommen? Zu unrecht! Jedes Mal, wenn Sie photographieren, wenn Sie etwas waschen, kleben oder streichen, betreiben Sie Chemie - und Kochen ist ohnehin angewandte Biochemie. Das Buch behandelt die spezielle Chemie auf eine neue Art: Im anorganischen Teil werden die Struktur der Orbitale und das Periodensystem erklärt sowie die einzelnen Elemente besprochen, wobei der Schwerpunkt auf Verständnis und Zusammenhänge gelegt wird. Eine Vielzahl an Beispielen und Anwendungen aus dem Alltag sorgen für Anschaulichkeit (Spurenelemente und Ernährung, Ozon, Treibhauseffekt usw.). Der organische Abschnitt behandelt die Theorie der Reaktionsmechanismen, Isomerien, Nomenklatur u.ä. Darauf baut die spezielle organische Chemie auf. Im analytischen Teil werden Methoden vorgestellt, wobei nur die Grundprinzipien erklärt werden.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Von der Dichte zum Molvolumen: Reaktionen im Eudiometer
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Gesamtwerk
Tragischer Unfall oder Mord? – Detektive nutzen die Stereochemie
Die vorliegenden Materialien vermitteln die Lerninhalte rund um die Stereoisomerie anhand eines fiktiven Todesfalles, den die Lernenden klären sollen: Hat Baron von Pilz tatsächlich den essbaren Perlpilz mit dem giftigen Fliegenpilz verwechselt oder wurde er von seinem Enkel mit dem synthetischen Fliegenpilzgift Muscarin vergiftet? In einen spannenden Kontext eingebettet, der stets den Bezug zur Chemie des alltäglichen Lebens beibehält, eignen sich die Schülerinnen und Schüler immer mehr fachliche und experimentelle Kompetenzen an, durch die sie schließlich in der Lage sein werden, den Fall aufzuklären.
Gesamtwerk
Elektrochemie microscale – Elektronenübertragung auf Umwegen
Elektrochemie untersucht die Wechselwirkungen zwischen chemischer und elektrischer Energie. Dieser Beitrag legt das Hauptaugenmerk auf das Experimentieren im Mikromaßstab. Einwegartikel wie z. B. Ampullen, Tropfflaschen und andere Gegenstände aus dem täglichen Leben wie Filmdosen, Tetrapaks und Tabletten-DurchdruckVerpackungen (Blister) kommen zum Einsatz.
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Kreuz und quer durch die Chemie – allerlei Rätsel
Wie selbstverständlich benutzen wir im Alltag zahlreiche Produkte aus der Chemie. Ob Acrylglas, CD oder Nylon-Strumpfhosen – all das wird mithilfe der modernen Chemie hergestellt. Bei unserer Rätselreise kreuz und quer durch die Chemie entdecken die Schülerinnen und Schüler viele interessante Phänomene und bekannte Dinge aus dem Alltag. Mithilfe des Alltagsbezuges vertiefen die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen. Stellenweise kommen sie auch in Kontakt mit den benachbarten naturwissenschaftlichen Fächern Physik und Biologie. Der Beitrag kann gut als Highlight einer Unterrichtsreihe verwendet werden, um erworbenes Wissen zu bündeln und spielerisch abzufragen. Der „sportlich faire“ Wettbewerbsgedanke bietet den Lernenden einen zusätzlichen Motivationsanreiz.
Gesamtwerk
Spurensuche im Internet – ein Kupfer-WebQuest
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Gesamtwerk
Speisesalz – mehr als Natriumchlorid
Natriumchlorid als Hauptbestandteil der Speisesalze ist im Chemieunterricht ständig präsent. Es ist den Schülerinnen und Schülern auch wegen der häuslichen Anwendung bekannt und vertraut. Hier geht es um die Zusatzstoffe in diesen Salzen, die sowohl qualitativ als auch quantitativ untersucht werden. Die sind den Schülerinnen und Schülern aus dem Chemieunterricht und von täglichen Anwendungen zum großen Teil ebenfalls bekannt. So kann hier Bekanntes und Erlerntes zusammengeführt, neu strukturiert und erweitert werden. Bezüge zu den Erfahrungsbereichen werden ständig hergestellt. Der Schwerpunkt ist dabei das Experimentieren.
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Dem Säuremörder auf der Spur – ein Einstieg in das Thema Säuren
In diesem Beitrag wird das Thema Säuren durch eine wahre, allerdings recht grausame Begebenheit aufgegriffen: die Auflösung von Leichen in einem Säurefass. Die Lehrkraft sollte den Einstieg ins Thema Säuren anhand dieser brisanten Begebenheit (Mord) den Lernenden nicht allein überlassen. Es ist wichtig, dass ihnen die Möglichkeit zum Austausch ihrer Befindlichkeit gegeben wird. Erfahrungsgemäß sind die Schülerinnen und Schüler nach diesem Austausch sehr motiviert, den „Fall“ zu untersuchen. Die Spannung hält sich die gesamte Einheit hindurch. Das Hauptaugenmerk sollte sich auf die Wirkung von Säuren auf organische Stoffe richten. Der fächerübergreifende Aspekt zum Aufbau des menschlichen Körpers ist dabei auch sehr wichtig und sinnvoll.
Gesamtwerk
Zaubern mit Wasserstoffbrücken : Warum sich Wasser so verrückt verhält
Zaubern mit Wasserstoffbrücken : Warum sich Wasser so verrückt verhält
Gesamtwerk
Chemische Inhalte präsentieren
Präsentationen sind allgegenwärtig und das semantische Spektrum dieses Begriffs reicht weit – vom Vortrag vor einem Publikum über Ausstellungen bis hin zu den Internetauftritten von Firmen, Vereinen oder auch von Privatpersonen. Immer geht es darum, etwas mithilfe visualisierender Mittel so vorzustellen, zu zeigen, darzubieten, dass der Zuhörer die zu vermittelnde Botschaft möglichst gut verstehen und aufnehmen kann. Etwas zu Präsentieren heißt also, mit anderen zu kommunizieren. Die Schulung der Präsentationskompetenz ist daher ein Teilaspekt der medialen Bildung. Für uns Lehrerinnen und Lehrer gehört das Präsentieren zum Alltag und ist eine unserer Professionen. Die uns dabei zur Verfügung stehenden Mittel der Visualisierung sind umfangreich: Sprache, Gestik und Mimik sowie Blickkontakt zählen ebenso dazu wie der Einsatz von Tageslichtprojektor, Tafel, Plakaten auf Stellwänden oder die vielfältigen Möglichkeiten der digitalen Medien. Im naturwissenschaftlichen Unterricht und speziell im Chemieunterricht kommt der Visualisierung eine besondere Bedeutung zu. Der für die Chemie typische Wechsel von der phänomenologischen Ebene auf die Modellebene ist vielfach nur über unterstützende Visualisierungen zu erleichtern. Ohne bildhafte Darstellungen – beispielsweise von Versuchsapparaturen oder von Vorgängen auf der Teilchenebene – ist es Schülern vielfach nicht möglich, zu einer Anschauung und somit zu einem vertieften Verständnis zu kommen. Präsentationen sind daher ein notwendiges Instrument der Modellierung und nie nur (Unterrichts-)Methode im engen Sinn: „the medium is part of the message“. Die Beiträge dieses Heftes geben Hilfen für die Erstellung und Beurteilung von Präsentationen. Sie sollen Anregungen liefern, verschiedene Präsentationsformen und -medien im Unterricht einzusetzen, um so die Kommunikationskompetenz Ihrer Schüler zu schulen.
Gesamtwerk
Wärmespeicher
Im Frauenhofer-Magazin 1/2010 ist ein Beitrag mit dem Titel„ Wärme speichern mit Wachs“ erschienen. Für die marktreife Entwicklung dieses Prinzips wurden drei Wissenschaftler der Frauenhofer Gesellschaft und der BASF für den mit 250.000 Euro dotierten Deutschen Zukunftspreis nominiert. Günther Öttinger, der gerade neu gewählte EU – Kommissar für Energie, betonte in seiner Vorstellung vor dem Europa-Parlament im Januar dieses Jahres, dass er als besondere Aufgabe die Speicherung von Wärme und Energie betreiben werde. Das Thema dieses Heftes ist ausgesprochen zukunftsorientiert, denn eines ist sicher, wenn eines Tages die Vorräte an fossilen Energieträgern wie Erdöl und Erdgas aufgebraucht sind, oder die Energieträger unerschwinglich teuer geworden sind, dann wird nicht nur der Energie„erzeugung“ sondern insbesondere der Speicherung von Energie eine große Bedeutung zukommen. Schon heute ist abzusehen, dass die Speicherung von Wärme dabei eine Hauptrolle spielen wird. In dieser Zeitschriften-Ausgabe werden die einzelnen Systeme der Wärmespeicherung aufgezeigt und auf die Bearbeitung im Unterricht übertragen. Wir stellen Ihnen eine Reihe von neuen Versuchen vor, die sich zum größten Teil als Schülerversuche besonders eignen.
Gesamtwerk
Macht Milch müde Schüler munter? Milch und ihre Inhaltsstoffe
In diesem Beitrag wird Milch als ein komplexes Gemisch aus vielen Nähr- und Mineralstoffen behandelt. Die Schüler und Schülerinnen können sich in zahlreichen Schülerversuchen mit der Zusammensetzung von Milch und Milchprodukten auseinandersetzen.
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Einfache Schülerversuche zur Reaktionskinetik mit Bäckerhefe
Die Frage der Geschwindigkeit chemischer Reaktionen ist eines der zentralen Probleme, wenn es z. B. in der Industrie um die Entwicklung neuer Verfahren geht. Sie ist aber auch im Alltag von Bedeutung, wenn Phänomene um die Verlangsamung der Zersetzung von Werkstoffen oder der Verderbnis von Lebensmitteln auf der einen bzw. der Beschleunigung erwünschter Prozesse etwa beim Kochen, Braten und Backen auf der anderen Seite betrachtet werden. Hier werden einfache Schülerversuche vorgestellt, mit denen anhand enzymkatalytischer Reaktionen von Bäckerhefe erste Grundfragen der Reaktionskinetik im alltagsnahen Kontext qualitativ oder halbquantitativ erfahrbar gemacht werden können. Die Versuche eignen sich als Motivation für eine Heranführung an kinetische Fragen in der Sekundarstufe II. Geeignet sind sie aber auch schon für die Mittelstufe, wo normalerweise kinetische Untersuchungen auf quantitativer Ebene kaum vorgenommen, kinetische Phänomene nicht als solche thematisiert werden.
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Eine Interaktionsbox zum Thema „Vitamin C“
Das Säure-Base-Konzept und Redoxreaktionen sind zwei große Themenfelder aus der Sekundarstufe II. Das Thema „Vitamin C“ bietet die Möglichkeit, diese zwei Themenfelder zu verknüpfen und die Inhalte dieser Themenfelder an einem konkreten Beispiel aus dem Alltag zu wiederholen. Durch die Erarbeitung der Inhalte mithilfe einer Interaktionsbox können die Schülerinnen und Schüler ihre Vorgehensweise selbstständig planen und festlegen. Die Box bietet die Möglichkeit, Unterrichtsinhalte, die für die Erarbeitung nötig sind, zu wiederholen oder zu festigen. Die verschiedenen Materialien (Experimente, Info-Texte, Gruppenpuzzle usw.) gewährleisten einen abwechslungsreichen und motivierenden Umgang mit der Thematik.
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Das Brenner-Diplom − vom Aufbau bis zum Zertifikat
Diese Einheit begleitet die Schülerinnen und Schüler von der ersten Benutzung des Brenners bis zum ersten richtigen Einsatz.
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Saubere Wäsche und saubere Umwelt – wir untersuchen Waschmittel
Waschmittel benutzt jeder Mensch. Wäsche waschen ist so selbstverständlich wie ein Frühstück. Obwohl heute viele Inhaltsstoffe von Waschmitteln in der Kläranlage entfernt werden können, gelangen immer noch einige Stoffe in die Umwelt und belasten sie. Diese Unterrichtsvorlage macht deutlich, wofür und dass Waschmittel notwendig sind. Es wird außerdem klar, dass einige Inhaltsstoffe verzichtbar sind. Und: Ein sparsamer Umgang mit Waschmitteln schont außer der Umwelt auch das Portemonnaie.
Gesamtwerk
Lernzirkel Chitosan – innovative Produkte aus Shrimps- und Krabbenschalen
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Gesamtwerk
Stärkt Joghurt meine Abwehrkräfte? – Was Bakterien bewirken
Joghurt isst fast jeder Mensch in irgendeiner Form gern. Was überhaupt ist Joghurt? Was sind Bakterien und welche davon sind gut für uns? Man weiß, dass Joghurt gesund ist. Aber was genau aus dem großen Angebot? Joghurt gibt es inzwischen neben der Naturversion noch in allen erdenklichen Geschmacksrichtungen, mit viel und wenig Fett und seit einigen Jahren auch „probiotisch“. Gibt es mehr und weniger gesunde Produkte? Diese Unterrichtsmaterialien geben einen Überblick und regen zum Nachdenken beim Einkauf an.
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C, CO2 & Co. Im Alltag
Alle organischen Stoffe enthalten Kohlenstoff. Im Erdinneren lagert Kohle. Diese entstand vor ca. 300 Millionen Jahren aus Pflanzen in einem Erdzeitalter, das auch als Karbon bezeichnet wird. Kohlenstoff bildet bei der Verbrennung organischer Stoffe das Gas Kohlenstoffdioxid. Im Wasser gelöst ist es die sogenannte Kohlensäure, Kohlenstoffdioxid ist ein unbrennbares, farb- und geruchloses Gas, das sich gut in Wasser löst. Mit verschiedenen Metalloxiden oder -hydroxiden bildet es zwei Arten von Salzen: die Carbonate und die Hydrogencarbonate. Es ist in Naturprodukten wie z. B. Kreide und Eierschalen als Calciumcarbonat enthalten. Spezielle Formen, Modifikationen genannt, des Kohlenstoffs sind Graphit und auch der besonders wertvolle Diamant. Der Film zeigt die Vielfältigkeit des Kohlenstoffs, Kohlenstoffdioxids und Carbonaten im Alltag sowie Experimente. Zusatzmaterial: Arbeitsmaterialien; Folien; Testaufgaben; interaktive Arbeitsblätter.
Gesamtwerk
Chemischer Anfangsunterricht I
Gleiche Gegenstände können aus verschiedenen Materialien bzw. Stoffen aufgebaut sein. Stoffe sind hingegen von der Form unabhängig und besitzen für sie ganz typische Eigenschaften. Chemiker interessieren sich für diejenigen Stoffmerkmale, die sie messen können. Mit diesen messbaren Eigenschaften können sie Stoffe voneinander unterscheiden, einen einzelnen Stoff identifizieren oder für eine bestimmte Verwendung testen. Modelle helfen, Dinge zu verstehen. Sie geben nur bestimmte Elemente der Wirklichkeit wieder und stellen so die Welt vereinfacht dar. So hilft auch das Kugelteilchenmodell zu verstehen, wie sich ein Duft im ganzen Raum verteilt oder sich Stoffe in Wasser lösen. Zusatzmaterial: Sprechertexte; 2 Folien; interaktive Arbeitsblätter; Testaufgaben; Arbeitsmaterialien; Lehrpläne; Rahmenpläne.
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Chemischer Anfangsunterricht II
Betrachtet man Stoffe genauer, kann festgestellt werden, dass es sich bei ihnen entweder um einzelne Stoffe oder um Mischungen aus mehreren Stoffen handelt. Die Chemiker teilen die Welt der Stoffe deshalb in Reinstoffe und Stoffgemische ein. Ein Reinstoff ist einheitlich aufgebaut, Stoffgemische bestehen hingegen aus zwei oder mehreren Reinstoffen. Die vielen Gemische werden nicht allein in homogene und heterogene Gemische eingeteilt, sondern sie werden je nach Art der Aggregatzustände ihrer Bestandteile noch besonderen Gemischgruppen zugeordnet. Was gemischt ist, kann man auch trennen. Es werden täglich große Mengen Abwässer produziert, die gereinigt werden müssen. Die Bestandteile des Gemisches Abwasser müssen durch spezielle Verfahren voneinander getrennt werden, damit man wieder sauberes Trinkwasser erhält. Für das Entmischen eines Gemisches nutzt man gezielt Stoffeigenschaften der einzelnen Bestandteile, wie die Teilchengröße, die Dichte oder Siedepunkte. Zusatzmaterial: Sprechertexte; 2 Folien; interaktive Arbeitsblätter; Arbeitsmaterialien; Testaufgaben; Lehrpläne; Rahmenpläne.
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