Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke
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Chemie
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Gesamtwerk
Abiturtraining 8: Farbstoffe
Dieser achte Beitrag der Reihe“Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Farbstoffe in den Blick. Die hier enthaltenen Übungsaufgaben bieten eine gezielte Vorbereitung auf das Abitur. Ziel des Materials ist es, den Schülerinnen und Schülern Aufgaben unterschiedlicher Schwierigkeitsgrade und Kompetenzbereiche im Sinne eines Aufgabenpools anzubieten. Diese Aufgabensammlung kann sowohl von der Lehrperson als diagnostisches Instrument eingesetzt werden, um Informationen über den Wissensstand einer Lerngruppe zu erheben, als auch den Schülerinnen und Schülern als bewertungsfreien Lernraum zum selbstständigen Auffrischen, Anwenden und Vertiefen von Unterrichtsinhalten zur Verfügung gestellt werden.
Gesamtwerk
Ein Differenzierungskonzept
In der Thermodynamik hat die Volumenarbeit einen festen Platz und wird oftmals im Zusammenhang mit der inneren Energie und der Reaktionsenthalpie behandelt. In diesem Beitrag wird die Volumenarbeit am Beispiel der Reaktion von Zink mit Salzsäure experimentell ermittelt. Das Material ist unterrichtserprobt und die Aufgabenstellungen bieten neben der üblichen Differenzierung nach Komplexität auch eine Anregung zur Differenzierung im Bereich der Erkenntnisgewinnung.
Gesamtwerk
Die Katastrophe von Fukushima
Am 11. März 2011 erschüttert ein Seebeben den Meeresboden im Pazifik. Die folgenden Wellen fluten das Gelände des Kernkraftwerks. Die Stromversorgung bricht zusammen. Es kommt zur Kernschmelze und zum GAU.
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Gesamtwerk
Unterrichtseinstiege
„Und jedem Anfang wohnt ein Zauber inne“ lautet ein berühmtes Zitat der deutschen Literaturgeschichte. Der Anfang einer Unterrichsstunde soll Schülerinnen und Schüler neugierig machen, Interesse wecken, eine Fragehaltung hervorrufen oder aber auch das Vorwissen aktivieren. Häufig entscheiden bereits die ersten zehn Minuten über die Motivation der Schülerinnen und Schüler, sich mit dem Stundenthema auseinanderzusetzen. Wie also kann ein motivierender Unterrichtsbeginn aussehen? Das Heft will Ideen und Anregungen vermitteln, wie Einstiege im Fach Chemie möglichst vielfältig und bunt gestaltet werden können. Aus dem Inhalt: Neugierig auf das, was kommt? – Einstiege in Unterrichtsvorhaben nach Chemie im Kontext gestalten; Kunst und Kommerz – Kreative Unterrichtseinstiege in die Themen Trennverfahren und Dichte; Brennender Geldschein & Co – Mit Experimenten in den Unterricht einsteigen; Wie nachhaltig ist unser Handeln im Alltag? – Mit einem szenischen Spiel starten. Extra: Sicher experimentieren – Neue Substitutionsexperimente im Microscale-Format.
Gesamtwerk
Phosphat
Ursache für Badeverbote an Seen und Stränden an heißen Sommertagen ist oft das großflächige Auftreten von Blaualgen. Das Algenwachstum wird durch die starke Sonneneinstrahlung begünstigt und vor allem durch die Nährstoffe Phosphat und Nitrat in hohen Konzentrationen. Phosphate und Nitrate sind grundsätzlich wichtige und notwendige Nährstoffe für Pflanzen und werden in der Landwirtschaft als mineralischer Dünger im großen Umfang eingesetzt. Mit dem Ausbau der chemischen Abwasserklärung soll die Phosphat-Belastung der Gewässer eingedämmt werden. Die natürlichen Ressourcen an Phosphat, die ohnehin in den nächsten Jahrzehnten zur Neige gehen, werden so geschützt.
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Gesamtwerk
Biokatalyse
Jede Zelle stellt eine größere Anzahl verschiedener Stoffe her als große chemische Fabriken. Die Geschwindigkeiten der meisten Reaktionen sind an den jeweiligen Bedarf angepasst. Ein wesentlicher Grund dafür ist die Konzentration reaktionsspezifischer Katalysatoren, der Enzyme. Ihre Wirkungsweise bei der Herabsetzung der Aktivierungsenergie, ihre Typen und der Einfluss des pH-Werts und der Temperatur sowie unterschiedlicher Hemmstoffe sind Gegenstand dieser Unterrichtseinheit. Dabei werden Grundlagen zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit und Katalyse reaktiviert und um biogen relevante Aspekte erweitert. Methodisch halten sich Schülerexperimente und Materialien zur selbstständigen Erarbeitung von Inhalten die Waage.
Gesamtwerk
Bioabbaubare Kunststoffe
Die Sensibilität gegenüber der Umweltverschmutzung durch Plastikmüll ist in den vergangenen Jahren merklich gestiegen. Neben Verboten (bspw. Plastiktüten) wird in Deutschland maßgeblich auf das Recycling von Plastikmüll (bspw. PET-Flaschen) gesetzt. Trotz dieser Einschränkungen im Konsumverhalten werden Kunststoffe weiterhin in großen Mengen produziert und genutzt, da sie viele Vorteile bieten. Aufgrund dieser Vorteile ist der vermeintliche Alleskönner „Plastik“ zumindest aktuell nicht aus dem Alltag wegzudenken. Auf der anderen Seite haben die „Fridays-for-future“-Proteste gezeigt, mit welcher Emotionalität sich die Jugend weltweit für die Umwelt einsetzt. Als ein möglicher Lösungsansatz für die Umweltproblematik von Kunststoffen wird aktuell vermehrt für den Einsatz von Biokunststoffen geworben. Damit eignet sich das Thema „Bioabbaubare Kunststoffe“ für eine materialgestützte Lernaufgabe im Sinne des Unterrichtsansatzes Chemie im Kontext.
Gesamtwerk
Abiturtraining 7: Kohlenhydrate
Dieser siebte Beitrag der Reihe „Abiturtraining“ nimmt das bedeutsame Thema der Kohlenhydrate in den Blick. Auf drei unterschiedlichen Niveaustufen können die Schülerinnen und Schüler wesentliche Inhalte dieses Themenfelds wiederholen und vertiefen. Dazu gehören die Definition der Stoffklasse der Kohlenhydrate, Klassifizierung von Kohlenhydraten nach verschiedenen Kriterien, die Stereochemie der Kohlenhydrate, die Struktur der Glukose inklusive der Ringbildung, die glykosidische Bindung als Verknüpfungseinheit zwischen Monosacchariden zum Aufbau von Di- und Polysacchariden, typische Nachweisreaktionen dieser Stoffklasse, das Erklären von Eigenschaften der Kohlenhydrate mithilfe des Struktur-Eigenschaft-Basiskonzepts und die Berechnung des Brennwerts von Kohlenhydraten. Bei der Konzeption der differenzierten Aufgaben wurden alle vier Kompetenzbereiche berücksichtigt, um ein möglichst effektives Training für das Abitur zu gewährleisten.
Gesamtwerk
Lebensmittelzusatzstoffe
Viele unserer täglichen Lebensmittel enthalten Zusatzstoffe, die für eine störungsfreie industrielle Verarbeitung, eine längere Haltbarkeit, die Optimierung des Aussehens oder eine gleichbleibende Konsistenz der Produkte sorgen. Diese eingesetzten Lebensmittelzusatzstoffe stehen bei Verbrauchern immer wieder in der Diskussion. Da unter den Lebensmittelzusatzstoffen nahezu alle chemischen Stoffklassen vertreten sind, eignet sich der Kontext auch für den Einsatz im Chemieunterricht. Neben der Förderung der Bewertungs- und Kommunikationskompetenzen der Lernenden, lassen sich neue chemische Fachinhalte und -methoden erarbeiten. Die Ideen und Informationen in diesem Heft geben Ihnen Anregungen, wo und wie Sie das Thema „Lebensmittelzusatzstoffe“ in Ihren Chemieunterricht integrieren können. Aus dem Inhalt: Funktionen von Lebensmittelzusatzstoffen – Schülerexperimente zum Thema Lebensmittelzusatzstoffe; Verderbliche Lebensmittel haltbar machen – Verfahren zur Konservierung experimentell erarbeiten; Gesundheit und Clean Label – Bewertung von Lebensmittelzusatzstoffen aus chemischer Sicht; Die Konzentration von Lebensmittelzusatzstoffen ermitteln – Quantitative Analyse von Lebensmittelzusatzstoffen in Getränken; Extra: Upcycling: Recycling von PET – Eine Lernaufgabe zur Vertiefung des Basiskonzepts Struktur-Eigenschafts-Beziehungen; Genial einfach?! – Digitale Lernumgebungen mit der App Digital.ly gestalten.
Gesamtwerk
Bioethischer Diskurs: Grüne Gentechnik vs. Integrierter Pflanzenschutz
Das natürliche RNAi-System zur Regulation der Genexpression kann gentechnisch zum Schutz der Kartoffelpflanze vor dem Kartoffelkäfer nachgeahmt werden. Kartoffelkäfer und ihre Larven sterben, nachdem sie Blätter der „Transplastomia“-Kartoffelpflanze gefressen haben. Die Besonderheit: das Chloroplastengenom, und nicht das Zellkerngenom, liegt gentechnisch modifiziert vor. Die durch RNA-Silencing veränderte Pflanze, GVP, führt nach Aufnahme ihrer Biomasse in den Verdauungstrakt des parasitierenden Käfers zur Stilllegung des lebenswichtigen Aktin-Gens. Die Wirtspflanze selbst wird damit zum Insektizid. Ist die Grüne Gentechnik daher den Methoden des Integrierten Pflanzenschutzes überlegen? Das „Pyramidenmodell für das bioethische Lernen“ gibt der bioethischen Debatte die Struktur: Soll man eine durch RNA-Silencing, Grüne Gentechnik modifizierte Kartoffelpflanze, die „Transplastomia“, als Lebensmittel anbauen? Die Lernaufgabe betrifft die In-haltsfelder Genetik, Ökologie sowie Evolution un
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Weißes Pulver: Identifikation von Zuckern in einem kriminalistischen Kontext
Dieser Beitrag nimmt das Thema der experimentellen Identifikation verschiedener Kohlenhydrate in den Blick. Als Kontext dient der Einsatz von Zuckern als Streckmittel für Drogen und die damit verbundenen Laboruntersuchungen des kriminaltechnischen Instituts des Bundeskriminalamtes, um durch beschlagnahmte Proben der verwendeten Streckmittel auf bestimmte Drogenbanden und Drogenlabore zu schließen. Vielfältige Materialien und dazugehörige Aufgabenstellungen eröffnen der Lehrkraft bezüglich des zeitlichen Umfangs sowie abhängig von den unterrichtlichen Voraussetzungen flexible Differenzierungsmöglichkeiten. Im Rahmen dieses Unterrichtskonzeptes erhalten die Lernenden zwei ihnen unbekannte Zuckerlösun-gen, die durch mehrere Nachweisreaktionen identifiziert werden sollen. Der Schwerpunkt der Kompetenzförderung liegt damit auf der Planung, Durchführung und Auswertung eines Untersuchungsdesigns. Darüber hinaus werden bei den Aufgabenstellungen ebenfalls die Kompetenzbereiche „Kommunikation“
Gesamtwerk
Fliegen
Dieses Heft beleuchtet das Thema Fliegen aus verschiedensten Blickwinkeln, z.B. wird die Bedeutung des Wetters für die Luftfahrt unter Berücksichtigung von Luftdruck, Corioliskraft und Wetterfronten erläutert. Aber auch Englisch als Sprache der Luftfahrt und verschiedene Umweltaspekte wie beispielsweise CO2-Emissionen oder Lärm werden behandelt. Diese Handreichung unterstützt den Unterricht in der Oberstufe und vermittelt Lehrkräften als Stoffsammlung die wesentlichen Grundlagen im Umfeld des Fliegens, um ein Projekt oder Projekttage zu organisieren – etwa zur Aerodynamik. Aber nicht nur für das Fach Physik werden Sie viele Anregungen für den Unterricht finden, sondern auch für die Fächer Biologie, Geographie, Englisch, Wirtschaftskunde, Technik oder Chemie. Das Besondere an diesen Materialien ist der fächerübergreifende Aspekt.
Gesamtwerk
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.
Gesamtwerk
Industrielle Prozesse
Industrielle Prozesse wie die Ammoniaksynthese, der Hochofenprozess zur Gewinnung von Eisen, das Crackverfahren, die Chloralkali-Elektrolyse u.v.a.m. gelten als Meilensteine der Chemie. Die Beiträge in diesem Heft zeigen auf, welche Bedeutung diese Prozesse heute noch haben, wie sie immer weiter optimiert werden und inwieweit Nachhaltigkeitsaspekte berücksichtigt werden. Neben der Vermittlung von Fachwissen können insbesondere auch Kompetenzen in den Bereichen Kommunikation und Bewertung gefördert werden. Aus dem Inhalt: Industrielle Prozesse im Chemieunterricht; Vom Reagenzglas zum Reaktor; Ammoniaksynthese in Industrie und Schule; Silicone versus Kunststoffe; Klimafreundliche Stahlproduktion im 21. Jahrhundert. Extra: Drachenaugen herstellen – Stöchiometrisches Rechnen mit der Escape Box.
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