Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 9/24
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Abiturtraining 6: Kunststoffe
Dieser sechste Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Kunststoffe in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören die Definition dieser Stoffklasse, die Klassifizierung der Kunststoffe mittels ihrer Eigenschaften oder über die Herstellungsart, die verschiedenen Herstellungsarten und die dahinter liegenden Reaktionsmechanismen, spezielle Nachweisreaktionen sowie die verschiedenen Verwertungsmöglichkeiten von Kunststoffen. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
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Erlenmeyerkolben, Reagenzglas & Co.
Voller Neugierde erwarten die Schülerinnen und Schüler die ersten Unterrichtsstunden im neuen Unterrichtsfach Chemie. Sie sind neugierig auf all die Utensilien, mögliche unerwartete Showeffekte bei Versuchen und die Atmosphäre des Chemiesaales. All dies kennen sie bisweilen lediglich vom „Tag der offenen Tür“ der weiterführenden Schule oder aus den Medien. Mit dieser Unterrichtssequenz sollen sie nun erstmals selbst mit Laborgeräten in Kontakt kommen und dabei deren Bezeichnung, Verwendung und Gebrauch kennenlernen. Durch diese Unterrichtseinheit soll die Grundlage für den Experimentalunterricht gelegt werden.
Gesamtwerk
Die Grundlagen der organischen Chemie auf dem Weihnachtsmarkt wiederholen
In dieser Unterrichtseinheit betrachten Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern den jährlichen Besuch auf dem Weihnachtsmarkt aus einer anderen Perspektive. Was haben Glühweinstand und Co. mit Chemie zu tun und woraus genau bestehen eigentlich Kerzen? In verschiedenen Stationen, die jeweils einen Stand auf dem Weihnachtsmarkt behandeln, wiederholen sie die grundlegenden Themen der organischen Chemie, wie beispielsweise den Vorgang der Destillation oder das Herstellen verschiedener Aromastoffe.
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Was steckt in meinem Smartphone?
Smartphones - fast jeder hat mindestens eins, manche schlummern ungenutzt in Schubladen. Doch welche Rohstoffe als Gemisch in ihnen stecken und dass man diese Rohstoffe rückgewinnen kann, wissen die wenigsten. Die Unterrichtsreihe beleuchtet die Struktur-Eigenschafts-Beziehung, welche die Grundlage sowohl der Ordnung in Stoffklassen als auch der Stofftrennung ist. Dies wird am Kontext Rohstoffe im Smartphone und Smartphonerecycling verdeutlicht und dabei wird vor allem auf Nachhaltigkeit eingegangen.
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Reaktionsgleichungen
Den Lernfortschritten in der Sekundarstufe I folgend, bietet diese Einheit variantenreiche Aufgaben zum Üben, die nach dem Erreichen bestimmter Milestones eingesetzt werden können. Die erste Stufe ist erreicht, wenn die Lernenden über grundlegende Vorstellungen zu Atomen und Molekülen verfügen. Bindungsmöglichkeiten werden in dieser Stufe postuliert, aber nicht erklärt. Nachdem das Schalenmodell behandelt ist und einige anorganische Stoffgruppen bekannt sind, können komplexere Gleichungen aufgestellt und eingerichtet werden. In der dritten Stufe können unter Berücksichtigung von Elektronegativitätswerten Redoxreaktionen der organischen Chemie adäquat bearbeitet werden.
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Berechnung von pH-Werten
Saure, basische bzw. alkalische Lösungen spielen eine wichtige Rolle in unserem Alltag. Sie werden für die Herstellung und Konservierung von Lebensmitteln benötigt sowie als Reinigungsmittel eingesetzt. In Obst sind Fruchtsäuren enthalten. Eine verdünnte Salzsäure (Magensäure) aktiviert Verdauungsenzyme, konzentrierte Chlorwasserstoffsäure wirkt hingegen stark ätzend. Die chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie das Gefahrenpotenzial saurer oder basischer Lösungen sind von deren Konzentration abhängig. Auch bestimmt sie den pH-Wert. Es ist wichtig den exakten pH-Wert einer wässrigen Lösung zu kennen, da er beispielsweise die Löslichkeit, die Lage von Redoxpotentialen und Reaktionsgleichgewichten beeinflusst. Der pH-Wert kann berechnet werden.
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Stoffeigenschaften in Stationen untersuchen
Stoffe in unserer Umwelt werden in aller erster Linie von unseren Sinnen wahrgenommen. Schaffen Sie einen Einstieg zum Verständnis von Stoffeigenschaften, indem Sie die Lernenden Stoffe fühlen, sehen und riechen lassen. Im Vordergrund hierbei steht die Arbeit in Stationen. Üben Sie spielerisch in Form einer Rallye neben der Teamarbeit das genaue Lesen von Versuchsanleitungen, Hypothesenbildung und Durchführen grundlegender Versuche.
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Oxidationen
Verbrennungen haben die Menschwerdung begleitet. Nicht umsonst gilt der Gebrauch des Feuers als eine der ersten bewussten Handlungen eines vernunftbegabten Lebewesens. Auch heute sind Verbrennungsreaktionen (Oxidationen) unverzichtbare Bestandteile unseres täglichen Lebens. Ohne Verbrennungen keine Energie, keine Fortbewegung (Verbrennungsmotor), keine moderne Küche (backen, grillen, braten). Keine Maschinen, keine Metalle (Hochofen). Selbst die heutigen Raketenantriebe kommen noch nicht ohne Verbrennungen aus.
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Redoxreaktionen
Redoxreaktionen finden nahezu überall in der Natur und Technik statt und bilden die Grundlage für die meisten energieliefernden- und energiespeichernden- Prozesse. Bereits vor über 5000 Jahren haben die Menschen gelernt, sich den Prozess der Redoxreaktionen zunutze zu machen. Mit diesem Beitrag soll den Schülerinnen und Schülern zum einen die Grundlage der Redoxreaktionen gefestigt und zum anderen mit gezielten Übungsaufgaben auf unterschiedlichen Niveaus die Redoxchemie vertieft werden.
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Der Kohlensäure auf der Spur
Das Zischen aus einer Mineralwasserflasche, das Kribbeln im Mund – das ist Kohlensäure. Fakt ist aber: Kohlensäure existiert nur wenige Nanosekunden und ist somit keine Substanz, die man schmecken oder sehen könnte. Das Gas, das beim Öffnen einer Mineralwasserflasche aus dem Getränk entweicht, ist nicht Kohlensäure, sondern Kohlenstoffdioxid. Diese Erkenntnis gewinnen Ihre Schülerinnen und Schüler während dieser Unterrichtseinheit, die das Erfassen von naturwissenschaftlichen Fragestellungen und fachbezogenen Denkweisen und Untersuchungsmethoden fördert.
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Wasser
Wasser ist ein essenzieller Baustein in unserem Leben, denn ohne Wasser gibt es kein Leben auf der Erde. Doch was steckt eigentlich hinter dem Wassermolekül? In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Wasser aus chemischer Perspektive schüler- und alltagsnah. Durch spannende Schülerversuche, unter anderem Low-Cost-Versuche, gewinnen die Lernenden eigenständig neue Erkenntnisse zum Thema Wasser.
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Löslichkeit, Teilchenmodell und Atombau
Ermöglichen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern mit diesen Unterrichtsmaterialien für das Selbstlernen einen einfachen Zugang zu den Themenbereichen Löslichkeit von Salzen in Wasser, Teilchenmodell und Atombau. Grundlagen hierfür bilden die PhET-Simulationen. Die Materialien sind besonders zur Wiederholung und Vertiefung von Inhalten geeignet.
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Abiturtraining 4: Säure-Base-Chemie
Dieser vierte Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Säure-Base-Reaktionen in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören die unterschiedlichen Säure- und Basedefinitionen, der Umgang mit Kenngrößen wie dem pH-Wert, dem pOH-Wert, pKS- oder pKB-Werten, Struktur-Eigenschafts-Beziehungen zur Beschreibung verschiedener Säure- bzw. Basenstärken, das Ionenprodukt des Wassers, Pufferlösungen sowie praktische und theoretische Aspekte im Zusammenhang mit der wichtigen experimentellen Methode der Titration. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
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Elektrochemischer Korrosionsschutz
Korrosion ist ein weltweites Problem, welches nicht nur wirtschaftlichen Schaden für die Industrie, sondern auch Schäden für Mensch und Umwelt mit sich bringt. Ohne Korrosionsschutz würden allein in Deutschland Schäden in Millionenhöhe entstehen. Korrosion kann vielleicht aufgehalten oder verzögert werden, gänzlich verhindern lässt sie sich nicht. Sie ist der Entropie geschuldet. Umso wichtiger sind Kenntnisse über die Korrosion, um gezielt Maßnahmen zu ergreifen und die Schäden in Grenzen zu halten. Korrosion muss aber nicht zwangsläufig immer mit negativen Effekten einhergehen. Sie kann unter Umständen auch zur Energiegewinnung genutzt werden oder ist wie beim Eloxieren sogar erwünscht.
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Metalle und Nichtmetalle im Vergleich
Metalle haben typische Eigenschaften, die in diesem Beitrag in einfachen, gefahrstofffreien Schülerexperimenten von der Klasse in 6 bis 8 Gruppen selbstständig erforscht und mit einfachen Modellen auf Teilchenebene erklärt werden können. Einige der Experimente können sogar zu Hause durchgeführt werden.
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Grüne Energie
Unter Grüner Energie versteht man Strom, der zu 100 Prozent aus erneuerbaren Energiequellen gewonnen werden kann. Die populärsten Beispiele sind dabei sicherlich Wind- und Wasserkraft oder auch Solaranlagen. Aber auch die Zitronenbatterie gehört zu dieser Art von Energie. In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler den Aufbau einer Zitronenbatterie kennen und überlegen, inwiefern diese als alternative Energiequelle eingesetzt werden kann.
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Digitale Nutzung von Simulationen
Begleiten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler beim Entdecken von chemischen Phänomenen und erleichtern Sie ihnen den Zugang zu den abstrakten Modellen der Naturwissenschaften. In diesem Beitrag sind Unterrichtsmaterialien zu PhET-Simulationen enthalten. Diese Simulationen können Sie ganz einfach in Ihren Unterricht integrieren. Sei es in Verbindung mit Experimenten, zur Vertiefung oder zur Wiederholung von Inhalten.
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Klausuraufgaben Säure-/Base-Reaktionen
Analytik auf der Grundlage von Neutralisationsreaktionen wird in der Oberstufe ausführlich behandelt. Dabei werden nicht nur die Titration mit Endpunktbestimmung, sondern auch die Definition des pH-Wertes und die Leitfähigkeitstitration behandelt. Hier erhalten Sie fünf kontextbezogene Klausuraufgaben mit Lösungen, die jeweils eine Bearbeitungszeit von etwa 70 Minuten haben. Alternativ können die Aufgaben auch als Lernaufgaben eingesetzt werden, um neue Inhalte kontextbasiert zu erarbeiten.
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Simulationen im Chemie Unterricht
In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler durch interaktive naturwissenschaftliche Simulationen die digitale Seite der Chemie kennen. Es werden verschiedene Unterrichtsmaterialien zu PhET-Simulationen für die einfache Integration in Ihren Unterricht der Sekundarstufe I vorgestellt. Diese können sowohl zur Wiederholung oder Vertiefung von Inhalten als auch als Begleitmaterial für Versuche verwendet werden. Sie führen Ihre Schülerinnen und Schüler an die Thematik von abstrakten chemischen Modellen heran und schaffen durch deren Visualisierung mehr Verständnis für diese chemischen Phänomene.
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Reaktionsgeschwindigkeiten
Schnecken bewegen sich langsam fort, Raketen fliegen schnell. Analog zum Geschwindigkeitsbegriff in der Mechanik kann man langsame Reaktionen wie das Durchrosten eines Metallgegenstandes und den extrem schnellen Reaktionsablauf bei einer Explosion unterscheiden. Diese Unterrichtseinheit führt Schülerinnen und Schüler zu einem Verständnis von Reaktionsgeschwindigkeit und klärt die Parameter, die Einfluss auf die Geschwindigkeit chemischer Reaktionen haben. Die Anwendung der Stoßtheorie unterstützt sie bei der Entwicklung eines Verständnisses für die Zusammenhänge zwischen den Ursachen und ihren Wirkungen.
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Oxidation von Metallen
Fragen Sie Schülerinnen und Schüler im Chemie-Anfangsunterricht, ob Metalle brennen können, so antworten diese meistens mit nein. Diese Antwort entspricht ihren Erfahrungen, z. B. mit einem Grill, einem Kaminofen oder einem Feuerzeug aus Metall. Auch die Vorstellung, dass Verbrennen extrem langsam und ohne Flamme erfolgen kann, wirkt befremdlich auf sie. Ziel dieser Einheit ist es, vorhandene Alltagsvorstellungen zum Thema Verbrennen zu fachlich angemessenen Konzepten weiterzuentwickeln. Durch Experimente gelangen die Lernenden zu der Erkenntnis, dass manche Metalle brennbar sind. Sie lernen, dass bei deren Reaktion mit Sauerstoff Metalloxide entstehen. Sie wenden die gewonnenen Erkenntnisse an, um Methoden zum Löschen von Metallbränden zu beurteilen und die Rolle von Metallen in Feuerwerkskörpern zu verstehen.
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Abiturtraining 3: Chemische Gleichgewichtsreaktionen
Dieser dritte Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der chemischen Gleichgewichtsreaktionen in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören die Merkmale einer chemischen Gleichgewichtsreaktion, das Anwenden des Massenwirkungsgesetzes, das Berechnen von Gleichgewichtskonstanten, das Nutzen des Prinzips von Le Châtelier zur Beschreibung der Beeinflussung der Lage chemischer Gleichgewichtsreaktionen, das Rechnen mit Löslichkeitsprodukten sowie die Auseinandersetzung mit dem Zusammenhang zwischen der Gleichgewichtskonstanten und der freien Reaktionsenthalpie. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
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Die SABATIER-Reaktionen
Die SABATIER-Reaktionen, auch Methanisierungen genannt, beschreiben die Umsetzung von Kohlenstoffmonooxid oder Kohlenstoffdioxid mit Wasserstoff zu Methan und Wasser. Die Bedeutung der Reaktionen, vor allem für die Energiewende und in der Raumfahrttechnik, wird in einer kurzen Hintergrund-Information für die Lehrkräfte umrissen. Es schließen sich Aufgaben für den Unterricht der Kursstufe an, mit einer Schwerpunktsetzung in den Bereichen chemische Energetik und Gleichgewichtsreaktionen. Aus der Mittelstufe werden das stöchiometrische Rechnen sowie der Nachweis von Redoxreaktionen mithilfe von Oxidationszahlen wiederholt. Die Aufgaben können direkt als Übungsaufgaben zur Klausur- und/oder Abiturvorbereitung eingesetzt werden. Sie können aber auch zu einer Klausuraufgabe umgestaltet werden.
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Säure/Lauge und Indikator im Distanzunterricht
Säuren und Laugen spielen in unserem Alltag eine große Rolle. Das gilt für unsere Nahrungsmittel genauso wie für unsere Haut und die Verdauungsorgane. Auch in unserer Umwelt muss der pH-Wert in Gewässern und Böden stimmen, damit sich die Tier- und Pflanzenwelt wohlfühlt. Diese Einheit zeigt in einfachen Experimenten für zu Hause, wie Säuren und Laugen wirken und sich von neutralen Lösungen unterscheiden lassen.
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Mystery zu Salze und Ionen
Diese Einheit dient dem Wiederholen und Festigen von Inhalten des Chemie-Anfangsunterrichts zum Thema Salze und Ionen. Ihre Klasse geht in einem schüleraktivierenden Mystery der Rätselfrage „Ist eine Rhabarberdiät zur falschen Jahreszeit gefährlich?“ nach. Die Methode fördert das vernetzte Denken und erlaubt gleichzeitig unterschiedliche Lösungswege. Daher ist die Einheit auch für heterogene Lerngruppen bestens geeignet.
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