Unterrichtsmaterialien Salze, Säuren und Basen: Ganze Werke Seite 3/10
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Chemie
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Gesamtwerk
Verhältnisformel von Salzen
Mit diesem Brettspiel soll den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben werden, die Bildung von Salzen (Ionenverbindungen aus Metall- und Nichtmetall-Atomen) spielerisch einzuüben. Die Schülerinnen und Schüler würfeln dabei zwei mögliche Kombinationen von Metall- und Nichtmetall-Atomen, bilden daraus zwei korrekte mögliche Verhältnisformel und dürfen dann entsprechen der Gesamtanzahl enthaltener Atome auf dem Spielbrett vorangehen.
Gesamtwerk
Das Tripeptid Glutathion
In dieser Unterrichtseinheit betrachten die Schülerinnen und Schüler das Tripeptid Glutathion und seine wichtigen Funktionen im menschlichen Organismus. Es ist aus den Aminosäuren L Glutaminsäure, L-Cystein und Glycin aufgebaut und besitzt damit die Hydrogensufidgruppe, die auch den Namen Thiolgruppe trägt. Das Glutathion kann mit der Bildung seines Dimeren Disulfidbrücken ausbilden und Disulfidbrücken z. B. in größeren Proteinen spalten. Dabei ist das Glutathion das Reduktionsmittel, also das Antioxidants. Nachweisreaktionen zu Glutathion und zu Cystein erfolgen mit verschiedenen Redoxreaktionen, Bestimmungen mit Redoxtitrationen. Die genannten Aminosäuren haben auch in anderen Peptiden eine große Relevanz.
Gesamtwerk
CO2 speichern und so das Klima schützen?
In dieser Unterrichtseinheit beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit dem CCS, dem Carbon Capture and Storage. Auf anspruchsvollem Niveau sollen sie wissenschaftlich über die verschiedenen Möglichkeiten zur Speicherung von Kohlenstoffdioxid diskutieren und diese im Anschluss bewerten. Es werden die Thematiken rund um Makromoleküle und Kohlenstoffdioxid angewendet, indem die Herstellung von Weichmachern und recycelbaren Kunststoffen näher betrachtet wird. Ebenso werden die Stoffklassen Ester und Polymere mit der Thematik verknüpft und so ebenfalls wiederholt. In einem Schülerversuch stellen Ihre Schülerinnen und Schüler Biodiesel durch eine Umesterung von Fetten und Ölen selbstständig her.
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Gesamtwerk
Escape Game zu Alkoholen und Carbonsäuren
In der Unterrichtseinheit werden Themeninhalte zu Alkoholen und Eigenschaften von organischen Säuren spielerisch mithilfe eines Escape Games auf einem Piratenschiff wiederholt und gefestigt. Die Schülerinnen und Schüler nehmen die Rollen unterschiedlicher Charaktere ein, die auf dem Piratenschiff zu finden sind. Dabei muss die Crew verschiedene Aufgaben lösen, um letztendlich das Rätsel lösen zu können, warum fast alle Crewmitglieder Krankheitssymptome haben. Auf dem Weg zur Lösung nutzen die Schülerinnen und Schüler verschiedene digitale Medien, wie LearningApps und Kahoot!, und notieren ihre Ergebnisse in einem digitalen Logbuch.
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Citizen Science
Citizen Science – Bürgerwissenschaften haben eine lange Tradition. Sicher kennen Sie die Aktion „Stunde der Gartenvögel“ des NABU. Vielleicht haben Sie schon einmal mit einer Schulklasse an dem Projekt „Plastikpiraten“ teilgenommen und das Plastikvorkommen an Bächen oder Flüssen in Ihrer Umgebung dokumentiert. Die Beteiligung von Schüler:innen in Citizen Science Projekten reicht von der Mitwirkung bei der Datenerhebung über die Analyse bis hin zur (Mit)gestaltung eines Gesamtprojektes. Die Beispiele in diesem Heft wollen zeigen, welche Herausforderungen, aber vor allem welche Chancen die Teilhabe an Citizen Science-Projekten aus Sicht des Chemieunterrichts bietet. Denn es ist Teilhabe an authentischer Forschung möglich – wann gibt es das schon? Bei Citizen Science auf jeden Fall!
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Gesamtwerk
Leitfaden zu Redoxreaktionen Teil I
Redoxreaktionen sind für viele Schülerinnen und Schüler eine Herausforderung. Dieser Leitfaden beginnt mit den einfachsten Oxidations- und Reduktionsreaktionen, ohne dabei auf die richtige fachliche Terminologie zu verzichten. Dadurch sollen die Lernenden schrittweise mit der Thematik vertraut gemacht werden und einen sicheren Umgang mit den Fachbegriffen erlernen. Dazu werden verschiedene digitale Möglichkeiten, wie Lernvideos oder Kahoot, als Alternativen vorgeschlagen. Nach Abschluss des Leitfadens liegt eine solide Basis für den Übergang zu anspruchsvolleren Aufgaben vor.
Gesamtwerk
Stationenlernen zu Säuren und Basen
Aufgrund der starken Präsenz im Alltag, ist es von Wichtigkeit, die Thematik „Säuren und Basen“ im Chemieunterricht theoretisch sowie praktisch zu erarbeiten. Schülerinnen und Schüler sollen hierbei nicht nur mit der fachlichen Theorie des Säure-Basen-Reaktionsprinzips vertraut gemacht werden, sondern aktiv mit chemischen Substanzen arbeiten und einen bewussten Umgang mit sauren und basischen Lösungen erlernen. Eine überwiegende selbst- und eigenständige Erarbeitung des Unterrichtsthemas „Säuren und Basen“ im Zuge eines offenen Stationenlernens wird im folgenden Beitrag dargelegt.
Gesamtwerk
Eine Frage des Gleichgewichts: Löslichkeitsprodukt und Fällungstitration
Das Löslichkeitsprodukt eines Stoffes ist nur in einem bestimmten Lösungsmittel und bei einer bestimmten Temperatur ein konstanter Wert. Es gibt demnach verschiedene Möglichkeiten, um die Löslichkeit eines Salzes zu beeinflussen. Solche herbeigeführten Veränderungen der Löslichkeit ionischer Verbindungen kommen beispielsweise in der analogen Fotografie, bei Putzmitteln oder beim Fällen von Schwermetallen bei der Abwasserreinigung zur Anwendung. Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse diese Einflussfaktoren sowie die fraktionierte Fällung und die theoretischen Grundlagen von Fällungstitrationen. Im Fokus stehen hierbei die Grundlagen für die experimentellen Anwendungen und das Anwenden mathematischer Verfahren auf chemische Sachverhalte.
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Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
Escape-Rooms, auch Escape-Games oder Breakouts genannt, liegen im Trend – ob live in einem echten Raum, auf Papier in Form von Brettspielen und Rätselbüchern oder virtuell am Computer. Bei diesem Spielprinzip gilt es, allein oder als Gruppe eine Reihe von Rätseln zu lösen, um in einer vorgegebenen Zeit aus einem verschlossenen Raum zu entkommen. Auch in die Schule hat das Thema mit den sogenannten EduBreakouts bereits Einzug gehalten: Sie bieten Abwechslung vom Lernalltag, fordern heraus, schweißen zusammen und machen Spaß! Im vorliegenden E-Book finden Sie zehn fertig vorbereitete Escape-Games zu wichtigen Lehrplanthemen wie etwa Wasser, Salze, Säuren und Basen oder Metalle. Lassen Sie Ihre Klasse das Geheimnis der unsichtbaren Botschaften lüften, die Bergdörfer vor dem hungrigen Drachen retten oder den Goldschatz in der magischen Höhle finden. Mit diesen packenden Rätselspielen fördern Sie logisches Denken, Teamwork und Problemlösefähigkeiten.
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Ernährungstrends
Ernähren Sie sich vegetarisch oder vegan und machen Sie sich dabei Gedanken um das Wohl der Tiere? Schauen Sie in Food-Blogs nach Low-Carb-Rezepten? Nutzen Sie vornehmlich regionale und saisonale Lebensmittel und tragen so dazu bei, Emissionen von Kohlenstoffdioxid zu verringern? Wenn ja, dann folgen Sie einem der zahlreichen Ernährungstrends, die vor allem bei Jugendlichen hoch im Kurs stehen. Aber wie nachhaltig und wie gesund sind bestimmte Ernährungstrends: Sind die neuen Superfoods wirklich super? Sind Haferdrinks besser als Kuhmilch? Und wie nachhaltig ist die Herstellung von Seitan? Schülerinnen und Schüler untersuchen den Aufbau und die Eigenschaften der Inhaltsstoffe von pflanzlichen und tierischen Lebensmitteln. Sie betrachten den gesamten Zyklus eines Produktes von den Ausgangsstoffen über das Produkt bis hin zu dessen Entsorgung. Über die chemischen Aspekte hinaus sind Fragen der Nachhaltigkeit und des Tierwohls interessant. Dabei geht es letztlich immer um die Frage nach einem ökologisch und ethisch vertretbaren Anteil tierischer Produkte an unserer Ernährung.
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Eine Frage des Gleichgewichts: Löslichkeitsgleichgewicht und Fällungsreaktion
Die unterschiedliche Wasserlöslichkeit von ionischen Verbindungen spielt in der Natur und in der Technik eine große Rolle. So entstehen beispielsweise Kalkablagerungen nicht nur in Hausgeräten, sondern auch in den Geweben verstorbener Tiere in natronhaltigen Seen durch Umsalzungsreaktionen und anschließendes Fällen schwerlöslichen Kalks. Mithilfe sogenannter Fällungsmittel sind die Phosphatelimination sowie das Entfernen von Schwermetallen aus dem Abwasser möglich, womit der Eintrag unerwünschter Düngemittel und giftiger Schwermetallionen in die Ökosysteme erfolgreich eigendämmt werden kann. Solche technischen Verfahren beruhen auf Chemiewissen bezüglich der Löslichkeit und des Löslichkeitsgleichgewichts. Diese materialgestützte Lernaufgabe im Sinne des Unterrichtsansatzes Chemie im Kontext schafft die theoretischen und praktischen Grundlagen zur Anwendung des Löslichkeitsgleichgewichts.
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Grundlagenthemen der organischen Chemie: Nächste Station, Weihnachtsmarkt!
Die kalte Jahreszeit naht und damit auch die Weihnachtsmärkte mit all ihren Lichtern, wunderabaren Düften und Leckereien, ein wahres Fest für die Sinne. Nutzen Sie den Weihnachtsmarkt als alltagsrelevanten Kontext in Ihrem Unterricht und nehmen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler auf eine spannenden Entdeckungsreise der organischen Chemie mit. Lassen Sie die Lernenden in vier spannenden Stationen die chemischen Hintergründe ihrer Sinneseindrücke praktisch und theoretisch entdecken und schließen Sie die Entdeckungsreise spielerisch mit einem Rennen zum Weihnachtsmann ab. Eine tolle Gelegenheit, die Grundlagenthemen der organischen Chemie mit Ihrer 10. Klasse zu wiederholen und zu festigen.
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Carbonsäuren
In dieser Einheit zur Stoffklasse der Carbonsäuren, erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler in Gruppenarbeit die Eigenschaften verschiedener Carbonsäuren. Während sich eine Schülergruppe mit der funktionellen Carboxylgruppe und damit der Strukturformel von Carbonsäuren beschäftigt, schaut sich eine weitere Gruppe deren Aggregatzustand sowie Geruch an. Im Anschluss sollen Zusammenhänge zwischen der Länge der Kohlenstoffkette und der untersuchten Eigenschaft geschlossen werden. Dieses Ergebnis stellen die Gruppen sich gegenseitig durch Präsentationen oder einen Gallery Walk vor. Als Lernerfolgskontrolle dient ein Klausurvorschlag.
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Salze
Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
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Säuren und Basen
Escape-Rooms und Breakouts: Chemie
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Adventskalender zur Säure-Base-Chemie
Mithilfe dieses Adventskalenders überprüfen Ihre Schülerinnen und Schüler auf spielerische Weise ihr Fachwissen zur Säure-Base-Chemie. In 24 Rätselfragen rund um Brønsted-Säuren und -Basen, Ampholyte und pH-Werte wiederholen die Lernenden Türchen für Türchen die wichtigsten Begriffe und Formeln zur Vorbereitung auf ihr Abitur. Alternativ können die Rätsel von Ihren Schülerinnen und Schüler auch innerhalb einer Doppelstunde selbstständig in einem Quiz bearbeitet werden.
Gesamtwerk
Nature of Science
Männer in weißen Kitteln, Frauen mit Brille und strenger Frisur, die alle Fragen beantworten können. Naturwissenschaftliche Experimente liefern eindeutige Ergebnisse und die Naturwissenschaften gelten noch immer als über alle Zweifel erhabene Fächer - wichtig, aber auch unverständlich. Dieses Bild entspricht jedoch nicht dem Wesen der Naturwissenschaften. Der Weg zu neuem Wissen ist oft schwierig und mit vielen Unsicherheiten und Konflikten verknüpft. Und mehr Wissen bedeutet nicht zwangsläufig auch mehr Sicherheit. Was also motiviert Wissenschaftler:innen zu forschen? Zu welchen Zwecken forschen sie? Wie gelangen sie von Beobachtungen zu Erklärungen? Welche Fragen stehen hinter berühmt gewordenen Experimenten, wie zum Beispiel dem Rutherford'schen Streuversuch? Was kennzeichnet eine Theorie? Und wo liegen die Grenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung? Chemieunterricht wird für Schüler:innen interessant, wenn sie nicht nur chemisches Fachwissen erwerben, sondern auch etwas darüber erfahren, wie es zu diesem Wissen gekommen ist. Denn das ist es, was das Wesen der Chemie ausmacht.
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Chemiedidaktik in Übersichten
Kompaktes Basiswissen für den Chemieunterricht: Fachdidaktisches Grundlagenwissen ist essentiell – für die Vorbereitung, Durchführung und Reflexion eines lernwirksamen Chemieunterrichts. In kompakter Form stellt Chemiedidaktik in Übersichten grundlegende Begriffe und Konzepte der Chemiedidaktik vor und verzahnt dabei Theorie und Praxis. Anhand von unterrichtspraktischen Beispielen können Sie sich schnell und gezielt über den aktuellen Stand informieren. Das „Lehren und Lernen von Chemie“ greift fünf zentrale Fragestellungen auf: Welche Ziele werden gewählt? (Bildungsziele, Kompetenzen, Lehrziele); Welcher Inhalt, welches Thema soll bearbeitet werden? (Basiskonzepte, Erkenntnisgewinnung, Didaktische Reduktion, Leitlinien, Didaktische Prinzipien); Was ist bei Schülerinnen und Schülern zu beachten? (Lernpsychologische Grundlagen, Fachsprache, Schülervorstellungen); Wie soll Chemieunterricht gestaltet werden? (Unterrichtskonzeptionen, Artikulation von Unterricht); Womit können Inhalte im Unterricht transformiert werden? (Experimente, Modelle, Medien); Aufgebaut ist der Band nach einem klar strukturierten Doppelseiten-Prinzip. Auf der linken Seite wird der Sachverhalt kurz und verständlich beschrieben. Auf der rechten Seite wird der Sachverhalt an einem Beispiel aus dem Chemieunterricht veranschaulicht bzw. vertieft. Die graphische Darstellung erlaubt einen schnelleren Zugang und verspricht Lebendigkeit. Die Beispiele greifen typische Herausforderungen und Stolpersteine des Chemieunterrichts auf, um sie sichtbar zu machen und zu „entschärfen“. Der Band richtet sich primär an Studierende, Referendare und Quereinsteiger, die sich entweder einen ersten Überblick über die Fachdisziplin und die Grundlagen für die Gestaltung eines qualifizierten Chemieunterrichts verschaffen möchten oder sich auf eine Prüfung in Chemiedidaktik vorbereiten wollen. Aber auch für fachfremd Unterrichtende ist er äußerst hilfreich.
Gesamtwerk
Chemische Analytik: qualitative und quantitative Nachweismethoden
Die Analytische Chemie ist ein wichtiges Teilgebiet der Chemie, welche sich mit der qualitativen und quantitativen Analyse von verschiedenen chemischen Substanzen beschäftigt. In diesem Beitrag lernen Ihre Schülerinnen und Schüler verschiedene solcher Nachweismethoden kennen und führen diese in Schülerversuchen selbstständig durch. Neben dem Nachweis verschiedener Ionen, wie Halogenid- oder Ammonium-Ionen, wird auch der Nachweis von Wasserstoff anhand verschiedener Aufgaben zum Schülerversuch erarbeitet. Als eine Möglichkeit zur quantitativen Analyse wird die Analysemethode der Gravimetrie näher besprochen.
Gesamtwerk
Carbonsäuren im Alltag mit Schülerexperimenten und Infotexten begreifen
Carbonsäuren begleiten uns durch unseren Alltag. Sie werden in der Küche als Säuerungsmittel und zum Konservieren genauso genutzt wie beim Reinigen. Auch in der Industrie gibt es die verschiedensten Anwendungen. In dieser Unterrichtseinheit werden einige der bekanntesten Carbonsäuren des Alltags durch Informationstexte und Schülerversuche, auch für zu Hause, näher betrachtet.
Gesamtwerk
Wer gewinnt das Fußballspiel?
Seit Jahren handelt es sich bei Fußball um die beliebteste Sportart in Deutschland. Entweder zu Hause vor dem Fernseher oder selbst auf dem Fußballplatz, der Fußball fesselt beinahe täglich Tausende Menschen in Deutschland. Mithilfe dieser Unterrichtseinheit wiederholen Ihre Schülerinnen und Schüler wichtige Inhalte des Chemieunterrichts der Sekundarstufe I durch ein Spiel im „Fußballstyle“. Neben dem Periodensystem werden Themen wie Säuren und Basen sowie Grundbegriffe der organischen Chemie abgefragt.
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Molekül-Ionen
Nach der Einführung von Säure-Base-Reaktionen können die Schülerinnen und Schüler ihr Wissen zu den wichtigsten Säuren und Basen wie Schwefelsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Phosphorsäure sowie Ammoniak festigen. Sie lernen die dazugehörigen korrespondierenden Säuren bzw. Basen als Molekül-Ionen kennen und üben anhand dieser Molekül-Ionen die Erstellung von Salzformeln sowie Fällungsreaktionen.
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Carbonsäuren
Essig ist schon seit über 8000 Jahren bekannt und hat in der menschlichen Geschichte eine bedeutende Rolle gespielt. Der Beitrag bietet viele fächerübergreifende Aspekte, die als Motivation und zur Gestaltung einer lehrerzentrierten Einstiegsstunde in das Thema Carbonsäuren genutzt werden können. Es werden Querverweise zu den Fächern Geschichte, Musik, Latein, Religion und Biologie aufgezeigt. Alternativ können die Materialien auch im schülerzentrierten Unterricht eingesetzt werden: Zum Einstieg in die Unterrichtseinheit Carbonsäuren wird die Essigsäure mit der Carboxylgruppe als funktioneller Gruppe und die Entstehung durch Oxidation einer primären Hydroxylgruppe erarbeitet. In den weiteren Materialien werden an Alltagsbeispielen (Essig und Mineralwasser) verschiedene Themen der vorigen Klassen vertieft. So werden die beiden zentralen Reaktionstypen (Redox- und Säure-Base-Reaktion) wiederholt und vergleichend gegenübergestellt und das stöchiometrische Rechnen im Sachzusammenhang geübt
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Gefahr durch Schwefelsäure?
In dieser Unterrichtseinheit vertiefen und überprüfen die Lernenden ihr Fachwissen zu Säuren anhand eines Schiffsunglücks, bei dem 2011 der mit Schwefelsäure beladene Tanker "Waldhof" im Rhein kenterte. In den Rollen von Chemieexperten, Schiffsbauer/-innen und Umweltanalytiker/-innen erarbeiten sie Vor- und Nachteile möglicher Rettungsmaßnahmen theoretisch und experimentell. Ihr Ergebnis wird in Form eines Briefes an den Bürgermeister festgehalten.
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Berechnung von pH-Werten saurer und basischer Lösungen des Alltags II
In unserem Alltag begegnen wir nicht nur Säuren und Basen, sondern auch Ampholyten. Wasser ist wohl das bekannteste Beispiel. Puffer können den pH-Wert eines wässrigen Systems in gewissen Grenzen konstant halten. Vor zu starker Demineralisation durch Säuren werden unsere Zähne von Hydrogencarbonat-Ionen im Speichel geschützt. Titrationen sind wichtige analytische Verfahren in chemischen Laboren, im Bereich der Umweltüberwachung sowie in der chemischen Industrie. Mit Säure-Base-Titrationen kann die Konzentration einer sauren oder basischen Lösung ermittelt werden.
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