Unterrichtsmaterialien Elektrochemie: Ganze Werke
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Chemie
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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.
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.
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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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
Hart, edel und glänzend? – Ein Stationenzirkel zu den Metallen und ihren Eigenschaften
Das Thema Metalle und metallische Werkstoffe fördert insbesondere durch seinen starken Alltagsbezug eine hohe Schülermotivation. Der Lernzirkel ermöglicht in erster Linie einen zusammenfassenden Überblick über die Vielzahl der Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten der Metalle und metallischer Werkstoffe. Das Thema Metalle eignet sich aber ebenso, das Stoff-Teilchen-Konzept, das Struktur-Eigenschafts-Konzept und das Donator-Akzeptor-Konzept wiederholend zu vertiefen, insbesondere im Hinblick auf die Pflichtthemen elektrochemische Spannungsreihe, galvanische Zellen, elektrochemische Korrosion und Korrosionsschutz.
Verwandte Themen
Gesamtwerk
Chemie verstehen
"Sie verabscheuen Chemie? Das liegt nicht an der Chemie! Das liegt auch nicht an Ihnen! Es liegt vielleicht nur daran, dass Ihnen Chemie bisher noch nicht gut genug erklärt wurde - oder daran, dass Sie dieses Buch noch nicht gelesen haben." Das ist kein Buch für Chemiker, sondern eine Einführung in die Chemie für alle, in deren Ausbildung Chemie eine Rolle spielt. Es werden keine Vorkenntnisse erwartet, alles wird möglichst unkonventionell und anschaulich erklärt. Im Zentrum steht das Verständnis chemischer Grundprinzipien, auf Einzelheiten und Ausnahmen, die das Gebiet für den Einsteiger oft so unübersichtlich machen, wird nicht eingegangen.
Gesamtwerk
Zink
Das Element Zink und seine Verbindungen besitzen für den Chemieunterricht eine große Bedeutung. Grund hierfür sind vor allem die interessanten Eigenschaften des Metalls und seiner Verbindungen sowie die vielen Anwendungsbereiche im Alltag, in der Industrie und in der Wirtschaft. Erst im ausgehenden Mittelalter erkannte man, dass es sich bei dem Element Zink um ein eigenständiges Metall handelt; in Form von Messing (d. h. als Legierung mit Kupfer) wurde es jedoch schon lange Zeit vorher von den Römern für Münzprägungen verwendet. Das elementare Zink ist ein unedles Metall und zeigt deshalb eine große Reaktionsbereitschaft mit vielen Stoffen. Dies ist sicherlich auch ein gewichtiger Grund für die vielen experimentellen Einsatzmöglichkeiten des Metalls im Unterricht. In dieser Zeitschriftenausgabe haben wir für Sie eine Reihe von bekannten, aber auch neuen Reaktionen des Zinks und seiner Verbindungen zusammengestellt. Daneben wird auch die physiologische Bedeutung von Zink betrachtet. Die Anwendungen in Batterien wurden nur am Rande mit aufgenommen, weil es sich hierbei um ein eigenes Thema für die Elektrochemie handelt.
Gesamtwerk
Konservieren
stetig nagt der Zahn der Zeit an allem, was uns umgibt. Will man Gegenstände des Alltags und bedeutsame Kulturgüter vor den zerstörenden Einflüssen schützen und so erhalten, muss man auf Konservierungsverfahren zurückgreifen. Das Thema Konservierung begegnet uns daher im Alltag praktisch überall. Zudem hat dieses Thema eine überaus hohe volkswirtschaftliche Bedeutung. Im Unterricht bietet die Beschäftigung mit dem Themenbereich Konservierung eine Fülle von Gelegenheiten, motivierende Alltagsbezüge zu nutzen, um grundlegende chemische Basiskonzepte experimentell zu erschließen. Die erprobten Unterrichtseinheiten sind vielfach so aufgebaut, dass gerade den prozessbezogenen Kompetenzen im Rahmen eines forschendentwickelnden Unterrichtsganges ein besonderer Stellenwert zukommt. Begeben Sie sich mit Ihren Schülerinnen und Schülern auf eine Forschungsreise. Lassen Sie sie beispielsweise verschiedene Verfahren zum Veredeln von Metallen recherchieren (Kommunikation), Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren abwägen (Bewerten), Experimente eigenständig planen und durchführen (Erkenntnisgewinnung) und dabei eine Menge vernetzten chemischen Fachwissens erwerben. Dabei müssen Sie nicht allein bei der Chemie bleiben. Die Artikel in diesem Heft bieten Anregungen für fachübergreifende Projekte oder die Behandlung des Themas Konservierung im Rahmen einer Chemie-AG. Neugierig geworden?
Gesamtwerk
Chemie-microscale: Hausaufgaben-Experimente zum Thema Stoffeigenschaften
Experimentelles Arbeiten ist auf allen Stufen des naturwissenschaftlichen Unterrichts zum Verständnis und zur Motivation unersetzlich, denn selbst durchgeführte Experimente motivieren und lassen die Schülerinnen und Schüler „begreifen“, was sie lernen sollen. Allerdings sind Zeitbedarf und Gruppengrößen in der Praxis oftmals begrenzende Faktoren für die Durchführung von Schülerversuchen. Die in der Unterrichtseinheit vorgestellten Experimente und Techniken können hingegen auch bei großer Klassenstärke sehr effektiv sowohl in der Schule als auch zu Hause gefahrlos durchgeführt werden.
Gesamtwerk
L-Cystein – eine besondere Aminosäure
L-Cystein – eine besondere Aminosäure
Gesamtwerk
Strom aus der Zitrone? Ein Aufgabenbeispiel nach Chemie im Kontext
In der Regel vermuten die Schülerinnen und Schüler, dass es sich bei dieser Batterie um eine sogenannte „Bio-Energiequelle“ handelt, da sie ja aus einem „natürlichen“ Rohstoff, nämlich der Zitrone, besteht. Untersucht man die chemischen Vorgänge jedoch näher, so kommt man zu dem Schluss, dass es sich bei der Zitronenbatterie keineswegs um eine umweltfreundliche Batterie handelt. Wie kann man ermöglichen, möglichst viel Alltagswissen der Schüler mit bereits gelerntem Fachwissen zu verknüpfen, um neue Lernprozess in Gang zu setzen?
Gesamtwerk
Chemische Reaktionen - hin und zurück
Die Tatsache, dass chemische Reaktionen umkehrbar sind, ist für uns von großer Bedeutung, denken wir etwa an die verschiedenen lebenswichtigen Pufferreaktionen, die eine konstante Funktion bedeutsamer Systeme wie lebenden Organismen oder den Ozeanen sicherstellen. Andere umkehrbare Reaktionen führen dagegen zu unerwünschten Folgen – denken wir an die Korrosion der aufwändig gewonnenen Metalle – oder stellen eine große Herausforderung für die technische Synthese von Substanzen dar, hier sei als Beispiel die gut bekannte Ammoniaksynthese genannt. Im Chemieunterricht wird der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen unterschiedliche Bedeutung zugemessen: Im Anfangsunterricht wird sie oftmals nicht explizit als Merkmal chemischer Reaktionen thematisiert; die einfache Umkehrbarkeit von Prozessen wird z. T. sogar als (missverständliche) Unterscheidung von physikalischen und chemischen Prozessen benannt. Im weiteren Verlauf des Chemieunterrichts werden Reaktionen dann zunehmend anhand ihrer Umkehrbarkeit charakterisiert; als Beispiele seien hier Redoxreaktionen, Säure-Base-Reaktionen und natürlich das Konzept des chemischen Gleichgewichts genannt. Wir haben in diesem Themenheft eine Reihe von bekannten, in Natur und Technik bedeutsamen, umkehrbaren Reaktionen zusammengestellt, die in der Schule als Experimente durchgeführt werden können. Die ausgewählten Beispiele zeigen, wie das Prinzip der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen kontinuierlich in den Chemieunterricht eingebunden werden kann, und geben Einblicke in dabei möglicherweise auftretende Lernschwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern.
Gesamtwerk
Endstation Tiefsee für Kohlenstoffdioxid – die Lösung des lästigen Klimaproblems? (Sek II)
Das Unterrichtsmaterial lässt sich gut in das Themengebiet der Organischen Chemie „Kohlenwasserstoffe und ihre Verbrennungen“ einbauen. Ebenso passt es in den Zusammenhang mit der Thematik „Entstehung von Säuren aus Nichtmetalloxiden“. Es bietet sich auch an, die Unterrichtsreihe als ein eigenständiges Chemie-Projekt durchzuführen oder im fächerübergreifenden naturwissenschaftlichen Unterricht zu behandeln. Dabei können von den Schülerinnen und Schülern bereits bekannte Lerninhalte wie Dichte, Konzentration und Löslichkeit angewendet und vertieft werden.
Gesamtwerk
Potenziometrie - ein analytisches Verfahren zur Konzentrationsbestimmung
Mit dem vorliegenden Material können die Schülerinnen und Schüler die Theorie der Potenziometrie wiederholen und anhand von Versuchen und Aufgaben selbstständig umsetzen. Alle dazugehörigen Übungsaufgaben lassen sich auch gut als Klausuraufgaben verwenden.
Gesamtwerk
Basiskonzepte aufbauen
Vielleicht werden Sie sich fragen, warum „Basiskonzepte“ als Heftthema? Haben wir nicht – gerade vor einem Jahr – schon die Kompetenzorientierung erörtert? War das nicht schon genug an Reverenz für die neuen Bildungsstandards? In der Tat bedarf es einer Begründung für diese Wahl, und dabei kann es nicht nur darum gehen, äußeren Bedingungen wie neuen Rahmensetzungen Genüge zu tun. Welche Absicht verfolgen Herausgeber und Redaktion also mit einem Thema „Basiskonzepte“? Zunächst einmal, und dies wird im Heft an verschiedenen Stellen ausführlicher thematisiert, sind Basiskonzepte für den Chemieunterricht keineswegs etwas Neues. Erstmals diskutiert in den 70er Jahren während der Auseinandersetzung mit angloamerikanischen Reformansätzen für den naturwissenschaftlichen Unterricht haben sie längst Eingang gefunden in Lehrpläne und Richtlinien, und zuletzt eben auch in die Bildungsstandards. Hier allerdings bilden sie, zusammen mit den zu entwickelnden Kompetenzbereichen, eine der beiden Säulen zum Aufbau einer belastbaren und alltagstauglichen naturwissenschaftlichen Grundbildung. Und genau hier lässt sich auch der mögliche Nutzen wenn nicht erkennen, so doch vielleicht „herausdestillieren“: Basiskonzepte sollen und können den Umgang mit den Inhalten des Faches strukturieren helfen. Das gilt sowohl für Sie als Unterrichtende wie auch für Ihre Schülerinnen und Schüler. Die Basiskonzepte sollen die Herausbildung mentaler Strukturen fördern, etwa in dem Sinn, dass eine Schülerin am Ende der Mittelstufe in der Lage ist, mit Hilfe solcher Strukturen angemessene Instrumente zur Betrachtung und Bearbeitung eines Problems zu finden und schließlich erfolgreiche Strategien zur Lösung des jeweiligen Problems anzuwenden. Was wir Ihnen mit diesem Heft anbieten, sind Beispiele und Vorschläge zur Akzentuierung, und zwar Akzentuierung in dem Sinn, dass an einigen Themen gezeigt wird, wie im jeweiligen Zusammenhang ein Basiskonzept eine besondere Bedeutung gewinnen kann. Nicht dass man die Basiskonzepte im täglichen Unterricht wirklich streng trennen könnte. Aber das Herausstellen des einen oder anderen Konzeptes soll einerseits Ihre Bemühungen um einen konstruktiven Umgang mit den Bildungsstandards unterstützen, zum anderen bei den Lernenden dazu beitragen, die großen Linien bewusst zu machen, um Wissenselemente sinnvoll einordnen zu können.
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