Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 8/18
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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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Einstieg in die Elektrochemie
Auch vor der Sekundarstufe II macht die aktuelle Situation nicht halt, Lernen auf Distanz und der damit verbundene verstärkte Einsatz moderner Medien und Methoden erfordert neue didaktische Ideen, bietet aber auch die Gelegenheit, Altbewährtes neu zu sehen. Dieser Beitrag bietet daher neue Ideen für Einstiege in die bekannte Obligatorik unter Nutzung von zum Beispiel Internetrecherchen und Versuchen, die sowohl in Präsenz- als auch Distanzlernen funktionieren. Das Besondere daran ist, dass anhand eines Kontextes in mehrere Themenfelder eingestiegen werden kann und gerade für die S II Struktur liefert und Zusammenhänge zwischen Themen der Chemie und Umwelt aufzeigt.
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Die Oxidation von Ethanol
In der Oberstufe sind organische Sauerstoffverbindungen fest in den Kerncurricula verankert. Dabei werden u. a. auch Alkanole und Alkanale im Unterricht thematisiert und miteinander durch die Oxidation primärer Alkanole miteinander verknüpft. Dazu gibt es eine Vielzahl geeigneter Experimente. Besonders spannend zeigt sich der Abbau von Ethanol, da oftmals Jugendliche erste Erfahrungen mit Trinkalkohol gemacht haben und sie dadurch ein großes Interesse an dem Thema haben.
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Besondere Kohlenstoffverbindungen
Das Element Kohlenstoff, seine Modifikationen und Verbindungen bilden die Grundlagen der organischen Chemie. Sie gestalten den Übergang zwischen den Sekundarstufen und fungieren als wichtige Schnittstelle zwischen Schule, Forschung und Industrie. Diese Unterrichtseinheit führt schwerpunkttechnisch in die wichtigsten Modifikationen des Kohlenstoffs ein und demonstriert deren Besonderheiten für die Zukunft der aktuellen Forschung aus Chemie und Materialwissenschaft. Hierbei bedient er sich aktuellen (digitalen) Methoden des Präsens- und Distanzlernens.
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Einführung in die Metalle
Die derzeitige Situation mit Lernen auf Distanz stellt viele Parteien vor große Herausforderungen. Es kann aber auch eine Zeit sein, in der man neue Dinge probiert, um Altbewährtes zu unterrichten. Dieser Beitrag liefert eine Möglichkeit, die Methode der Internetrecherche in Klasse 7 der Sekundarstufe I einzuführen, damit eine solche Recherche nicht überfordert, sondern gute Ergebnisse liefert. Im Anschluss daran wird im jahrgangsstufenübergreifenden Kontext der Wikinger das Themengebiet der Eisengewinnung vom Rohstoff bis zum fertigen Endprodukt behandelt. Hierbei können die Schülerinnen und Schüler sowohl im Präsensunterricht als auch im Lernen auf Distanz ihre Kompetenzen im Bereich der Kommunikation, der Informationsbeschaffung und -verarbeitung verbessern.
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Mit Boden experimentieren
Der Boden stellt ein einzigartiges Ökosystem für zahlreiche Tier-, Pilz- und Pflanzenarten dar. Feldfrüchte sind eine wichtige Ernährungsgrundlage des Menschen. Aufgrund der global steigenden Bevölkerungszahlen werden immer mehr Lebensmittel benötigt. Da die landwirtschaftlich nutzbaren Flächen begrenzt sind, wird versucht, höhere Erträge durch Düngung zu erreichen. Sie sollte aber gezielt erfolgen, weil es leicht zur Überdüngung und so zur Schädigung des Ökosystems kommen kann. Eine Unterdüngung führt zum Rückgang der Bodenfruchtbarkeit. Um zu ermitteln, welche Nährstoffe in welchem Umfang zugeführt werden müssen, ist eine Bodenuntersuchung notwendig.
Gesamtwerk
Aminosäuren und Proteine
Aminosäuren und Proteine gehören zu den wichtigsten Bestandteilen, mit denen wir Menschen zu tun haben. Wissenschaftler raten dazu, immer mehr Proteine zu sich zu nehmen. Was sind Proteine überhaupt? Und warum hängen Proteine und Aminosäuren miteinander zusammen? Diese Fragen werden innerhalb dieser Un-terrichtseinheit erklärt und praxisorientiert beschrieben.
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Elektrochemie
Dieser zweite Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Elektrochemie in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören das Aufstellen von Oxidationszahlen, das Formulieren von Redoxreaktionsgleichungen, die sowohl qualitative als auch quantitative Betrachtung von Redoxprozessen bei galvanischen Zellen und Elektrolysen sowie das wirtschaftlich bedeutsame Thema der Korrosion und entsprechender Schutzmaßnahmen. 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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Katalysatoren im Alltag
Katalysatoren gibt es nicht nur im Labor oder im Auto, sondern auch in Küche, Arzneischränkchen, ja sogar in Lebewesen. Mit einfachen Versuchen können die Schüler und Schülerinnen sowohl in der Schule als auch zuhause im Distanzunterricht die Eigenschaften von Katalysatoren anhand einiger Beispiele erarbeiten. Falls das Experimentieren zu Hause nicht möglich sein sollte, sind fast alle Ergebnisse auch per Film einzusehen.
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Einführung in die Destillation
In immer mehr Ländern führt u. a. die globale Erwärmung zu einer besorgniserregenden Trinkwasserknappheit. Dieser aktuelle Aufhänger dient dazu, Ihre Schüler für das Thema Destillation zu begeistern. Die Lernenden schlüpfen in die Rolle von Naturwissenschaftlern, die auf einer Konferenz eine Methode entwickeln sollen, um aus Meerwasser sauberes Trinkwasser zu machen. Mithilfe von Interaktionsboxen forschen die Schüler selbstständig an dieser Fragestellung. Informationen zur Branntweinherstellung, eine Versuchsanleitung für ein Hausaufgabenexperiment sowie eine Lernerfolgskontrolle auf zwei Niveaus runden die Einheit ab.
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Einführung in die Grüne Chemie
Für die Umsetzung von Nachhaltigkeit in der Chemie gibt es verschiedene Ansätze. Einer davon ist die Grüne Chemie (engl. Green Chemistry). Grüne Chemie widmet sich der Erschließung umweltverträglicher, Abfall vermeidender, Material und Energie sparender und sicherer industrieller Prozesse und Produkte. Bisher existieren allerdings erst wenig konkrete Vorschläge zum Thema Grüne Chemie für den Chemieunterricht an Schulen. In dieser Einheit werden Arbeitsmaterialien und Experimente zur Grünen Chemie vorgestellt, die einen ersten Einblick in das Denken der Grünen Chemie geben können.
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Chemistry Classroom Escape
Bei dem Classroom Escape handelt es sich um ein Konzept, welches Fachinhalte mit intelligentem Üben sowie spielerischem und kooperativem Lernen verbindet. Das Konzept greift den aktuellen Trend der Live Escape Games auf und bringt diese Begeisterung in den Klassenraum. Der Beitrag liefert ein erprobtes Praxisbeispiel. Der vorgestellte Classroom Escape kann im Ganzen oder in Teilen in den eigenen Unterricht übernommen werden. Das Beispiel ermutigt interessierte Kolleginnen und Kollegen, selbst Rätsel zu kreieren und im eigenen Unterricht einzubringen.
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Abiturtraining 1
Dieser erste Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Thermodynamik in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören der Systembegriff, die Volumenarbeit, thermodynamische Größen wie die innere Energie, die Enthalpie, die Entropie und die freie Reaktionsenthalpie, der erste und zweite Hauptsatz der Thermodynamik, das experimentelle und theoretische Ermitteln von Reaktionsenthalpien sowie die Beurteilung der Freiwilligkeit einer chemischen Reaktion aus energetischer Perspektive. 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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Abluft- und Abgasreinigung
Das Thema Umweltschutz beschäftigt aktuell die Schülerinnen und Schüler. Im Rahmen der Fridays-for-Future-Demonstrationen treten sie für den Schutz der Umwelt ein. Dabei thematisieren sie den Klimawandel, der durch Treibhausgase verursacht wird. Doch welche Schadstoffe sind außer den klimaschädlichen Gasen Methan und Kohlenstoffdioxid noch in der Luft? Was hat es mit dem Dieselskandal auf sich und wie sauber sind eigentlich Kreuzfahrtschiffe? Welche Möglichkeiten gibt es, Schadstoffe aus der Luft zu entfernen? Antworten auf diese Fragen erhalten Sie und Ihre Klasse im vorliegenden Beitrag.
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Die Stickoxide
Bei Stickoxiden oder auch Stickstoffoxiden denken die meisten an Autoabgase, sauren Regen und Gift. Dabei haben diese Gase durchaus auch positive Bedeutung für jeden Einzelnen. Man denke an Sprühsahne (E 942) und Narkosegas. Auch heute noch spielt Lachgas eine wichtige Rolle in Anästhesie und Schmerzbekämpfung. Sogar bekannte Potenzmittel beruhen in ihrer Wirkung auf Stickstoffoxiden. Des Weiteren wird Lachgas als Raketentreibstoff und zum Tunen von Ottomotoren verwendet, leider aber auch als Rauschmittel. Der folgende Artikel beinhaltet alle für den Chemieunterricht relevanten Stickstoffoxide und deren Herstellung im Schullabor.
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Das Einstellen und Beeinflussen von Gleichgewichtsreaktionen nach Le Chatelier
Chemische Reaktionen laufen meistens unvollständig ab, da sich ein Gleichgewicht zwischen Edukten und Produkten einstellt. Durch die Änderung von Reaktionsbedingungen können sie verschoben werden, was in großtechnischen Synthesen wie dem Deacon-Verfahren (Herstellung von Chlor) oder dem Kontaktverfahren (Herstellung von Schwefelsäure) ausgenutzt wird. Chemische Gleichgewichte sind auch in der Natur allgegenwärtig. Beispielsweise kann die Verwitterung und Bildung von Kalkstein beobachtet werden.
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Interdisziplinärer Chemieunterricht
Tauchen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern ein in die spannende Welt der Moleküle. Wer verbindet sich mit wem und warum geht es bei so mancher Trennung „heiß her”? Zeigen Sie, warum Wasser in den meisten Fällen „die Lösung” der Wahl ist. Trainieren Sie die Kompetenzen Ihrer Schülerinnen und Schüler mittels binnendifferenzierter Methoden gleich in zwei Fächern: Chemie und Deutsch. Drei unabhängig voneinander durchzuführende Unterrichtseinheiten sind enthalten.
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Klausuraufgaben organische Chemie
Die Nomenklatur, Stoff-Eigenschafts-Beziehungen und Reaktionen der Alkanole, Alkanale, Alkanone, Alkansäuren und Ester sind wichtige Themen des Chemieunterrichts der Sekundarstufe II. Hier erhalten Sie sechs kontextbezogene Klausuraufgaben mit Lösungen, die jeweils eine Bearbeitungszeit von 45 bis 60 Minuten haben. Alternativ können die Aufgaben auch als Lernaufgaben eingesetzt werden, um neue Inhalte kontextbasiert zu erarbeiten.
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Reaktionsschemata und Reaktionsgleichungen aufstellen
„Stelle die Reaktionsgleichung für die Reaktion auf, die im Experiment stattgefunden hat.“ Zu einer solchen Aufgabe melden sich manche Schülerinnen und Schüler sofort mit einem Lösungsvorschlag, während bei anderen die blanke Verzweiflung im Gesicht zu erkennen ist. Der Zugang zum Verständnis für Reaktionsgleichungen ist so heterogen wie bei kaum einem anderen Thema. Es ist jedoch eine zentrale Fähigkeit für die erfolgreiche Teilnahme am Chemieunterricht in allen Klassenstufen. Diese Unterrichtseinheit ist so konzipiert, dass sich die Schülerinnen und Schüler schrittweise die Voraussetzungen für das Verstehen von Reaktionsgleichungen erarbeiten. Dabei stehen die Anschauung und das eigene Handeln im Vordergrund. Hierbei kann ein Modell eine wichtige Hilfe sein.
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Lebensspender Wasser
Für uns Menschen in der industrialisierten westlichen Welt ist es selbstverständlich, dass wir jederzeit sauberes Trinkwasser zur Verfügung haben. Demgegenüber haben weltweit rund 884 Millionen Menschen keinen ausreichenden Zugang zu sauberem Wasser. Doch wo genau befindet sich Wasser auf unsere Erde? Wie funktioniert eigentlich der Wasserkreislauf auf unserem Globus? Der nachfolgende Beitrag gibt den Schülern Antworten. Dabei testen sie anhand von verschiedenen Stationen ihr Wissen. Sie lernen, dass es neben dem tatsächlichen Wasserverbrauch noch einen virtuellen Wasserverbrauch gibt. Zum Schluss dient eine Lernerfolgskontrolle mit LearningApps der Wissensüberprüfung. Kompetenzen: Inhaltsstoffe des Trinkwassers angeben, Wasserkreislauf beschreiben, virtuellen Wasserverbrauch kennen
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Salze und ihre Ionen
Das wohl bekannteste Salz ist handelsübliches Kochsalz. Doch die Vielfalt der Salze ist groß. Um den Aufbau von Salzen aus Kationen und Anionen im Kristallgitter verstehen zu lernen, bedarf es ausreichend Übungszeit. Diese Einheit bietet den Lernenden spielerische Übungsmaterialien zu Ionen und deren Reaktionen. Durch binnendifferenzierte Materialien kann das Würfelspiel auf das Leistungsniveau Ihrer Schüler adaptiert werden.
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Polysaccharide
Die Aufgaben aus diesem Beitrag sollen den Schülerinnen und Schülern den Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften von Stoffen am Beispiel der Cellulose veranschaulichen. An Hand des Cellulosemoleküls lassen sich grundlegende Begriffe der Struktur erarbeiten und überprüfen. Gleichzeitig ermöglichen die Aufgaben den Schülerinnen und Schülern das Vergleichen von Nachweismethoden von Stoffen und Führen einer Pro- und Contra-Diskussion zu üben.
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Grundlagenwiederholung VI
Dieser sechste Beitrag der Serie Grundlagenwiederholungen nimmt die für die Sekundarstufe II wichtigen Inhalte der organischen Chemie in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Grundlagen wie das Erkennen und Beschreiben von organischen Stoffklassen mit den entsprechenden Fachtermini, das Beschreiben der Konsequenzen von intermolekularen Wechselwirkungen sowie das Formulieren von Reaktionsgleichungen zu den für die Stoffklassen relevanten Reaktionen wiederholen und vertiefen. Dabei werden in den Aufgaben alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt.
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