Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke
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Chemie
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Halbfettmargarine – eine gesunde Alternative?
Die Unterrichtseinheit eignet sich in der 9./10. Klasse bzw. in der Sekundarstufe II dazu, den Zusammenhang zwischen Molekülbau und Löslichkeitseigenschaften einzuführen. Dazu sollten den Schülerinnen und Schülern polare und unpolare Atombindungen als intramolekulare sowie Wasserstoffbrücken und van-der-Waals-Kräfte als intermolekulare Wechselwirkungen bekannt sein. Die intermolekularen Wechselwirkungen können aber auch erst bei der Bearbeitung dieser Materialien eingeführt werden. Die Strukturformeln einfacher Moleküle sollten die Schülerinnen und Schüler anhand der Summenformeln zeichnen können. Dann können mit den vorliegenden Materialien die Stoffeigenschaften lipophil und -phob sowie hydrophil und -phob,
ebenso wie der Bau und die Eigenschaften von Emulgatoren erarbeitet werden.
Gesamtwerk
Chemie berechnen
"Chemie ist schrecklich, Rechnen ist mühsam, aber muss deshalb chemisches Rechnen schrecklich mühsam sein?" Ein Buch für Einsteiger in die Chemie ... ob für das Studium oder die Tätigkeit im chemischen Labor. Vorausgesetzt werden ausschließlich die Grundrechnungsarten. Alles Weitere wird ausführlich erklärt und anhand passender Rechenbeispiele Schritt für Schritt erläutert. Im Anschluss an jedes Kapitel finden sich zusätzliche Aufgaben entweder als Übungsmöglichkeit zur Selbstkontrolle oder als Arbeitsmaterial für die Lehre. Die Lösungen sind ebenfalls angegeben.
Gesamtwerk
Edelgase
Zu den Edelgasen zählen neben Xenon Helium, Neon, Argon, Krypton und das radioaktive Radon. Diese bilden als Elemente der achten Hauptgruppe die Familie der Edelgase. Sie sind allesamt farb- und geruchlos, nicht brennbar und ungiftig. Ihre bemerkenswerteste chemische Eigenschaft ist die Reaktionsträgheit. Diese erklärt sich aus ihrer Elektronenanordnung, die als Edelgaskonfiguration bezeichnet wird und einen besonders stabilen, also energiearmen Zustand darstellt. Zu finden sind die Edelgase in geringen Mengen in unserer Luft, aus der sie auch destilliert werden. Helium wird hauptsächlich aus Erdgas gewonnen. Im Alltag begegnen uns die Edelgase zum Beispiel als Schutz-, Füll- oder Traggase und in Leuchtröhren. Das Schalenmodell beschreibt den Aufbau der Atome. Es geht von einer Verteilung der Elektronen in eingegrenzten Bereichen mit einem festgelegten Abstand rund um den Atomkern aus. Zusatzmaterial: Interaktive Arbeitsblätter; umfangreiches Begleitmaterial.
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Gesamtwerk
Schülerexperimente
Seit nunmehr 100 Jahren sind Schülerexperimente ein fester Bestandteil des Chemieunterrichts (an höheren Schulen)! Mit der bildungstheoretischen Begründung dieser Form des naturwissenschaftlichen Unterrichts durch Georg Kerschensteiner war eine grundlegende didaktische Ausrichtung gegeben. Sie war weit davon entfernt, in stereotyp ablaufenden „Übungen“ einen methodischen Selbstläufer zu sehen. Heute, etwa 100 Jahre später – nach wechselvoller Geschichte ihrer tatsächlichen Prägung des naturwissenschaftlichen Unterrichts – erleben Schülerexperimente eine Renaissance. Als auslösende Faktoren sind zu nennen: – eine mit Nachdruck geforderte naturwissenschaftliche Grundbildung für jedermann – die didaktische Bewegung „Nature of Science“ (NOS) – produktive fachdidaktische Forschung mit den Schwerpunkten „Erkenntnisweg“ und „konstruktivistisch ausgerichtetes Verständnis vom Lernen in den Naturwissenschaften“ – die Erfolgsstory von außerschulischen Lernorten, wie z. B. Schülerlaboren und Initiativen von „Forscher Ferien“ bis KEMIE Ganz im Sinne dieser Aufbruchstimmung möchte Ihnen dieses Heft neue Impulse liefern, Ihr an Organisation, Methodik und Sozialformen orientiertes Handlungswissen zu schärfen und neu auszurichten. Die einzelnen Beiträge liefern dazu neben Anregungen aus der Unterrichtspraxis auch Erkenntnisse aus der aktuellen Lehr-Lernforschung. Erst wenn die unterschiedlichen Potenziale in der Unterrichtspraxis wirksam werden, kann effektiv von einer Renaissance chemischer Schülerexperimente gesprochen werden.
Gesamtwerk
Kohlenhydrate
Als Kohlenhydrate, auch Saccharide genannt, werden alle Substanzen mit der Summenformel Cn(H2O)n bezeichnet. Kohlenhydrate bilden die Grundlage der Ernährung. In Form von Stärke, Glucose (Traubenzucker), Fructose (Fruchtzucker), Lactose (Milchzucker) und Saccharose (Rüben-, Rohr- oder Haushaltszucker) sind sie uns als Lebensmittel bekannt. Wichtige Kohlenhydrat-Lieferanten sind Kartoffeln und Getreide, wie Reis, Weizen, Mais, Hirse, Roggen und Hafer. Die vielfältigen Kohlenhydrate in unseren Lebensmitteln werden vorgestellt. Es wird erklärt, was Polysaccharide, Disaccharide und Monosaccharide sind, in welchen Lebensmitteln sie vorkommen und wie sie aufgebaut sind. Des Weiteren wird auf die unterschiedliche Herkunft der Stärke, Stärkeabbauprodukte, Geliermittel sowie Zuckeralkohole in Süßwaren eingegangen. Der Film zeigt, wie verschiedene Substanzarten über chemische Verfahren nachgewiesen werden können. Zusatzmaterial: 14 Arbeitsblätter; 20 Testaufgaben; Ergänzende Materialien; 5 Arbeitsblätter für interaktive Whiteboards.
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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
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
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
Neutralisation – eine alltägliche chemische Sache?!
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.
Gesamtwerk
Von der Dichte zum Molvolumen: Reaktionen im Eudiometer
Von der Dichte zum Molvolumen: Reaktionen im Eudiometer
Gesamtwerk
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
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
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.
Gesamtwerk
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.
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