Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 9/18
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Die Eisenanalytik
Hämoglobin, enthalten in den roten Blutkörperchen, ist für die meisten Lebewesen essenziell. Das komplex aufgebaute Molekül enthält Eisen-Ionen als zentralen Bestandteil. Aber nicht nur als lebenswichtiges Element, sondern auch als wichtigster Baustoff ist Eisen unverzichtbar. Demzufolge kommt dem qualitativen und quantitativen Nachweis von Eisen eine besondere Bedeutung zu. Der folgende Beitrag beinhaltet alle für den Chemieunterricht relevanten Methoden der Eisenanalytik.
Gesamtwerk
Einführung in die Redoxreaktion
Schüler lernen im Regelfall die Redoxreaktion zuerst als eine Reaktion kennen, bei der sich die Oxidation durch die Sauerstoffaufnahme und die Reduktion durch die Sauerstoffabgabe auszeichnet. Der Übergang von Elektronen spielt erst einmal keine Rolle. Das Erkennen der Notwendigkeit der Erweiterung dieses Modells fällt ihnen danach oft schwer. Der Beitrag kann Schülern dabei helfen, die Grenzen des Modells im Übergang von Sauerstoff zu erkennen. Gleichzeitig kann dann der Übergang zur Erklärung des erweiterten Modells genutzt werden, ohne dass man den Begriff der Oxidationszahlen anwenden muss.
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Alkene
Die vorliegenden Multiple-Choice-Aufgaben eigenen sich zur selbstständigen Überprüfung der gelernten Zusammenhänge durch die Schülerinnen und Schüler. Sie ermöglichen es aber auch in kurzer Zeit, das gelernte Wissen in einer Leistungskontrolle zu überprüfen. Der Einsatz zum Einstieg in eine Stunde, die das Thema erweitert, ist auch denkbar.
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Gesamtwerk
Grundlagenwiederholung V
Dieser fünfte Beitrag der Serie „Grundlagenwiederholungen“ nimmt das für die Sekundarstufe II wichtige Thema der Redoxreaktionen in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Grundlagen, wie das Erkennen und Beschreiben von Redoxprozessen mit den entsprechenden Fachtermini, das Aufstellen von Oxidationszahlen sowie das selbständige Formulieren von Redoxreaktionsgleichungen an alltagsnahen Kontexten wiederholen und vertiefen. Dabei werden in den Aufgaben alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt.
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Farbigkeit beeinflussen
In diesem Beitrag können die Schülerinnen und Schüler ihr erworbenes Wissen in Bezug auf die molekularen Voraussetzungen für die Entstehung von Farbigkeit anwenden und sich mit der gezielten Beeinflussung von Farbigkeit auseinandersetzen. Mit Hilfe von vielfältigen und alltagsnahen Kontexten wird die Beeinflussung von Farbigkeit durch chemische Reaktionen, den pH-Wert, die Temperatur sowie die Anwesenheit von Wasser thematisiert.
Verwandte Themen
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Ein Mystery zur Cola
Die Unterrichtseinheit dient der Übung jahrgangsübergreifender Kompetenzen und der Wiederholung von Themenbereichen für den naturwissenschaftlichen Unterricht. Mit einem Mystery werden Ihre Schüler motiviert, die Stationen rund um das Kultgetränk Cola zu bearbeiten. Dabei stehen die Bereiche „Säuren und Basen“, „Redoxreaktionen“ sowie „Stoffe und ihre Eigenschaften“ im Fokus. Mit vielen einfachen Schülerversuchen gehen die Lernenden der Rätselfrage nach.
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Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen
Die Organische Chemie, das chemische Gleichgewicht und das Massenwirkungsgesetz (MWG) sind zentrale Bestandteile der Sekundarstufe II. Dabei spielen viele verschiedene Aspekte, wie die Eigenschaften organischer Verbindungen, die Anwendung der Katalyse und das Massenwirkungsgesetz sowie das Beschreiben des chemischen Gleichgewichts mit Bezug auf die chemische Industrie eine wichtige Rolle. In diesem Beitrag erhalten Sie zwei komplett ausgearbeitete Klausuren für den schnellen und komfortablen Einsatz zur Hand.
Gesamtwerk
Aktivierungsenergie und Katalyse
Stoffe können verbrennen, im Boden verrotten oder von selbst zerfallen. Neben hinreichend niedrigen Temperaturen ist die Aktivierungsenergie der entscheidende Grund für die Stabilität von Stoffen. Katalysatoren sind der Schlüssel für die Beeinflussung dieser Barriere gegen den Zerfall. Die Unterscheidung von Stoff- und Teilchenebene ermöglicht es den Lernenden, viele Reaktionen in ihrer Alltagswelt, in der chemischen Industrie und in Lebewesen besser zu verstehen.
Gesamtwerk
Zinn – Aufgaben zur Abiturvorbereitung
Unser Beitrag verknüpft verschiedene abiturrelevante Themen im Kontext des Metalls Zinn mit einer Schwerpunktsetzung in den Bereichen chemische Energetik und Elektrochemie. Der Beitrag kann dabei als begleitende Übung im Unterricht, als schülerzentrierte und eigenständige Übungseinheit oder als Klausurvorbereitung eingesetzt werden. Ihre Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich u. a. mit dem Gefahrenpotenzial von Blei und entwickeln geeignete Vorsichtsmaßnahmen beim Umgang mit dem Stoff, berechnen Standardreaktionsenthalpien bzw. -entropien sowie die Zellspannung eines galvanischen Elements und analysieren einen chemischen Versuchsaufbau.
Gesamtwerk
Grundlagenwiederholung IV – Säuren, Basen und Neutralisation
Oft wird der Einstieg in den Chemieunterricht der Oberstufe dadurch erschwert, dass von manchen Schülerinnen und Schülern zentrale fachliche Grundlagen nicht sicher beherrscht werden oder diese zumindest eine gründliche Auffrischung benötigen. Unser vierter Beitrag der Grundlagenwiederholung behandelt inhaltlich den Säure- bzw. Base-Begriff nach Arrhenius und dessen Erweiterung durch Brønsted, Bildungs- und Dissoziationsreaktionen, die pH-Wert-Definition, die pH-Wert-Änderung durch Verdünnung, die Gegenüberstellung von Konzentration und Säurestärke sowie Reaktionen zwischen Säuren und Metallen, Verdrängungs- und Neutralisationsreaktionen. Die Aufgaben sind nach drei Anforderungsniveaus differenziert, vielfältig bezüglich der Aufgabenformate und decken unterschiedliche Kompetenzbereiche ab.
Gesamtwerk
Die Iodoformprobe – Ein Blick in die Historie
Unser Beitrag ist fachsystematisch der analytischen Chemie zuzuordnen. Die hier vorgestellte Iodoformprobe, auch nach ihrem Entdecker Lieben-Reaktion genannt, dient zum Nachweis von chemischen Verbindungen, welche eine Acetylgruppe (H3C–CO–) enthalten, wie z. B. Aceton oder Ethanal, oder im Verlauf der Reaktion bilden können, wie Ethanol. Anhand eines Schülerversuches lernt Ihre Klasse das Experiment kennen und vertieft mithilfe von diversen Aufgaben ihr Wissen.
Gesamtwerk
Das Fahrrad – Im Notfall hilft Chemie
Fahrräder sind ein wichtiges Fortbewegungsmittel für die Schülerinnen und Schüler. Viele fahren mit dem Fahrrad zur Schule. Gerade in Großstädten sind sie dabei aktive Verkehrsteilnehmer, sodass die Unfallvermeidung und Schutzmaßnahmen im Straßenverkehr eine wichtige Rolle spielen. Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse interessante Aspekte, in denen die Chemie dazu dient, um Fahrradfahrerinnen und Fahrradfahrer zu schützen, vor unangenehmen Situation zu bewahren und sogar das Radfahren zu erleichtern. Hierfür steht Ihnen eine Vielzahl von Aufgaben zur Verfügung, die Themenbereiche wie die chemische Reaktion, die Kunststoffe oder die Elektrochemie abdecken.
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Der Säuregehalt von Weinen unterschiedlicher Anbaugebiete
In der Oberstufe sind Säure-Base-Reaktionen fest in den Kerncurricula verankert. Dabei wird auch die Neutralisationsreaktion in den Unterricht eingebettet. Experimentell werden dabei Titrationen eingeführt – zumeist werden dabei Salzsäure und Natronlauge eingesetzt. Warum nicht mal als Vertiefung eine zweiprotonige Säure, wie die Weinsäure, in den Unterricht miteinbeziehen? Am Kontext „Wein“ kann mithilfe der Titration auf den Säuregehalt geschlossen werden. Für Schülerinnen und Schüler oftmals unattraktive Berechnungen können so nachvollziehbarer aufgezeigt und thematisiert werden.
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Reaktionswege in der organischen Chemie
Organische Verbindungen begegnen uns jeden Tag. Sie sind z. B. in Lebensmitteln, Kunststoffen, Kunstfasern und Medikamenten enthalten. Viele dieser Verbindungen werden synthetisch hergestellt. Die Chemiker benötigen daher ein fundiertes Wissen über die ablaufenden Reaktionen, das bei der Planung neuer Synthesen unabdingbar ist. Ein wichtiges Instrument zur Planung ist das Aufstellen von Reaktionsmechanismen. Um Reaktionsmechanismen erfolgreich aufzustellen, benötigt man Wissen über funktionelle Gruppen und deren Polarität, Stabilität von Verbindungen sowie die Wirkungsweise von Katalysatoren. Grundlegende Konzepte und Reaktionsarten wie Elektrophilie, Nukleophilie, Redoxreaktionen oder Säure-Base-Reaktionen bieten die Grundlage für den Aufbau dieses Wissens.
Gesamtwerk
Die Chemie der selbstaufblasenden Luftballons
Für Kindergeburtstage findet man in den Geschenkeabteilungen der Kaufhäuser häufig sogenannte „Zauberballons“. Wie von Zauberhand blasen sich diese durch einen einfachen Schlag auf die Ballonhülle von selbst auf. In dieser Unterrichtseinheit werden diese selbstaufblasenden Luftballons genauer untersucht. Die Lernenden können durch einfache Nachweismethoden selbstständig die Chemie dieser „Zauberballons“ erforschen. Die Unterrichtseinheit spiegelt auch die in den Lehrplänen für Chemie genannten naturwissenschaftlichen Kompetenzen wider. Die Lernenden wenden ihr Fachwissen zur Identifizierung der Inhaltsstoffe an. Sie gewinnen Erkenntnisse durch das Aufstellen von Hypothesen und deren Überprüfung durch Experimente.
Gesamtwerk
Stoffeigenschaften ausnutzen
Stofftrennverfahren begegnen uns jeden Tag in einer Vielzahl von Situationen: ob beim Filtrieren von Kaffee, dem Trocknen von Wäsche an der Wäscheleine oder dem Extrahieren beim Teekochen – Trennverfahren sind überall zu beobachten. In unserer Unterrichtseinheit lernen Ihre Schüler verschiedene Trennverfahren kennen. In zahlreichen Schülerexperimenten setzen sie sich mit den fachlichen Inhalten auseinander und vertiefen ihre experimentellen Fähigkeiten.
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Periodensystem der Elemente
Methodisch abwechslungsreich erarbeiten Ihre Schüler in dieser Einheit die historische Entwicklung von den Symbolen der Alchemisten zu den heutigen Elementsymbolen und deren Anordnung im Periodensystem der Elemente. So wird das sonst lehrerzentriert unterrichtete Grundlagenthema spielerisch und mit viel Eigenaktivität der Schüler abwechslungsreich erarbeitet.
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Grundlagenwiederholung III
Oft wird der Einstieg in den Chemieunterricht der Oberstufe dadurch erschwert, dass von manchen Schülerinnen und Schülern zentrale fachliche Grundlagen nicht sicher beherrscht werden oder diese zumindest eine gründliche Auffrischung benötigen. Unser dritter Wiederholungsbeitrag dreht sich um das Bestimmen von Summen- und Verhältnisformeln, den Unterschied zwischen Summen- und Verhältnisformeln, grafische Modelldarstellungen von molekular sowie von gitterartig aufgebauten Stoffen sowie um das Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen. Die Aufgaben sind nach drei Anforderungsniveaus differenziert, vielfältig bezüglich der Aufgabenformate und decken unterschiedliche Kompetenzbereiche ab.
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Mikroplastik
Mikroplastik ist in zahlreichen Produkten wie Shampoos, Peelings, Sonnencremes und Medikamenten enthalten. Gleichzeitig wird in den Medien vermehrt auf die Gefahr von Mikroplastik hingewiesen. Mittlerweile werden Produkte sogar mit der Kennzeichnung beworben, dass sie kein Mikroplastik enthalten. In unserer schülerzentrierten Unterrichtseinheit werden die Definition und die Entstehung von Mikroplastik behandelt, das Recycling von Kunststoffen und die ausgehende Gefahr von Mikroplastik in den Blick genommen und der Nachweis von Kunststoffen thematisiert. Dazu wird die Infrarot-Spektroskopie eingeführt und mit der Atomabsorptions-Spektroskopie verglichen. Der fachsystematische Schwerpunkt liegt somit im Bereich der Kunststoffe sowie der analytischen Chemie.
Gesamtwerk
Kalorimetrie
Gerade im Umgang mit dem Begriff der Energie manifestieren sich bei Schülerinnen und Schülern (SuS) leicht Fehlvorstellungen, obwohl die Begrifflichkeit mittlerweile omnipräsent im Alltag zu sein scheint (Stichwort: Energiewende). Vertiefende thermodynamische Betrachtungen von chemischen Prozessen stellen aufgrund der erhöhten Abstraktion oft große Herausforderungen dar. Ein Zugang über einen alltagsrelevanten Sachverhalt kann hier die Zugangsschwelle senken und die Motivation der SuS deutlich erhöhen. In dieser Einheit führen die SuS dabei erst die kalorimetrische Untersuchung der Nudelverbrennung durch (hohe Handlungsorientierung) und werten diese nach einer Vorgabe aus. Die theoretischen Hintergründe werden anschließend erarbeitet und können immer wieder auf den eigens durchgeführten Versuch übertragen werden.
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Emulsionen hautnah
Fett und Öl sind nicht mischbar. Doch wie können dann aus einer Fett- und einer Wasserphase homogene Kosmetikprodukte entstehen. In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich Ihre Schüler mit Emulgatoren und verschiedenen Emulsionstypen. Dabei erproben sie ihre neuen Erkenntnisse in der praktischen Herstellung von Hautcremes passend zu ihrem Hauttyp. Für schnelle Schüler stehen weitere Informationsmaterialien zu Fakten rund um Kosmetikprodukte zur Verfügung.
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Reaktionswege in der organischen Chemie
Jedes Jahr werden weltweit schätzungsweise 100.000 neue organische Verbindungen synthetisiert. Gerade im Bereich der Wirkstoffe sind organische Verbindungen unverzichtbar. Informationen über die ablaufenden Reaktionen sind für die Planung neuer Synthesen dabei von besonderer Bedeutung. Es stellt sich in der organischen Chemie daher die Frage, warum Stoffe in genau dieser Art und Weise miteinander reagieren. Reaktionsmechanismen können hierzu die benötigten Hinweise geben. Sie bieten sich sowohl zur Erklärung von abgelaufenen Reaktionen als auch zur Vorhersage wahrscheinlicher Reaktionswege und Produkte an. Das Aufstellen von Reaktionsmechanismen setzt Wissen über funktionelle Gruppen und deren Polarität, Stabilität von Verbindungen sowie die Wirkungsweise von Katalysatoren voraus.
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Komplexchemie
Komplexchemieverbindungen besitzen eine große Bedeutung für die Biologie (Chelatkomplexe), Technik (Komplexkatalysatoren) und Forschung. Trotzdem sind sie in vielen Lehrplänen nicht obligatorisch verankert, was nicht zuletzt auf die häufig giftigen Komplexe, wie die von Nickel oder Chrom, zurückzuführen ist. Doch eigentlich ist diese Entscheidung als sehr bedauerlich zu bewerten, denn es gibt viele im Unterricht verwendbare und durchaus schülergeeignete Komplexe wie Kupferkomplexe und Chlorophylle. Dieser Beitrag berücksichtigt verschiedene Komplexverbindungen des Kupfers, da dieses Nebengruppenmetall den Schülerinnen und Schülern bereits aus dem vorhergehenden Chemieunterricht bekannt ist (bspw.: Nachweisreaktion von Wasser). Ein besonderer Fokus liegt dabei auf dem Ligandenaustausch, der durch eine vielzahl von Experimenten erarbeitet wird.
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Auf der Suche nach dem tödlichen Salz
Im Rahmen einer komplexen Aufgabe zum Forschenden Lernen lösen die Schüler ein gemeinsames Mystery. Ein Mordfall mit mehreren Verdächtigen sowie ein am Tatort gefundener unbekannter, kristalliner Feststoff stellen die örtlichen Ermittler vor ein Rätsel. Die Mitglieder der Lerngruppe werden zu forensischen Forschern ausgebildet und begeben sich mithilfe diverser Nachweisreaktionen auf die Suche nach dem unbekannten Salz und finden schließlich den Täter.
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Die Welt der Carbonsäuren
In unserem Alltag kommen wir ständig mit den verschiedenen Carbonsäuren in Kontakt: Sei es beispielsweise als Vitamin C (der Ascorbinsäure) oder in Form von Essig. Bei Letzterem handelt es sich um verdünnte Ethansäure, deren Trivialname Essigsäure lautet. Sie dürfte die vermutlich älteste vom Menschen hergestellte Carbonsäure sein. Bereits 6.000 v. Chr. war die Essigsäureherstellung aus Wein und ihre konservierende Wirkung bekannt. In diesem Beitrag werden die grundlegenden Eigenschaften der Monocarbonsäuren und der Hydroxycarbonsäuren vermittelt und auf ihre Verwendungszwecke eingegangen.
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