Unterrichtsmaterialien Teilgebiete der Chemie: Ganze Werke Seite 2/18
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Chemie
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Oxidationszahlen einmal anders
Oxidationszahlen mit ihren Regeln sind eigentlich ein trockenes Thema. Aber verpackt in ein Spiel, sind die Bestimmungen der Oxidationszahlen organischer Moleküle schnell erlernt. Vor allem, wenn es für das schnelle Erfassen und Anwenden eine kleine Belohnung gibt, nachdem das Schloss geknackt wurde.
Gesamtwerk
Naturstoffe
Naturstoffe sind in der Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler in den verschiedensten Lebensbereichen allgegenwärtig. Sie sind wesentliche Bestandteile des eigenen Körpers und der täglichen Nahrung und können Treibstoff im Verkehrsmittel mit Verbrennungsmotor sein oder den Körper in Form eines Baumwollpullovers wärmen. Mithilfe dieser Unterrichtseinheit erschließen sich die Schülerinnen und Schüler weitgehend selbstständig die Grundlagen für eine vergleichende Betrachtung der Stoffgruppen Fette, Kohlenhydrate, Proteine und Nukleinsäuren. Sie blicken auf die Struktur, die chemischen Eigenschaften und die Bedeutung dieser Naturstoffe in der Ernährung und als Rohstoffquelle.
Gesamtwerk
Oxalsäure
In dieser Unterrichtseinheit für den chemischen Oberstufenunterricht beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit der Chemie der Oxalsäure. Die Oxalsäure ist ein Inhaltsstoff vieler Pflanzen, auch solcher, die als Gemüse Verwendung finden. Die Redoxreaktion mit Kaliumpermanganat wird für die Bestimmung der Oxalsäure auch in Pflanzenmaterialien genutzt. In einem Gemisch aus Oxalsäure und Ethanol entsteht ohne weiteren Zusatz eines Katalysators der Oxalsäurediethylester. Oxalat-Anionen treten als Liganden in komplexen Verbindungen auf. Ein bestimmter Eisen-Oxalat-Komplex zerfällt bei Einwirkung von Licht. Diese photochemische Reaktion ist die Basis zur Erstellung von Blaupausen. Wegen der Vielfalt der Reaktionen ist Oxalsäure in besonderem Maße für den projektorientierten Unterricht geeignet.
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Gesamtwerk
Übungsaufgaben rund ums Aluminium
Die vorliegenden Aufgaben sind als umfangreiche Übungs-, Vertiefungs- oder Wiederholungsaufgaben zum Abschluss des Themas Elektrochemie in der Sekundarstufe II gedacht. Redoxreaktionen, Elektrolyse oder auch Recycling des Metalls Aluminium werden genauer beleuchtet und anhand von aktuellen Anwendungen beleuchtet. Alternativ können die Übungsaufgaben als materialgebundene Klausuraufgaben eingesetzt werden, um den Lernenden in Vorbereitung auf das Abitur die Möglichkeit zu bieten, Texte und andere Vorgaben auszuwerten und fragenbezogen aufzubereiten.
Gesamtwerk
Eine Einführung in die Nanochemie
In dieser Unterrichtseinheit wird gezeigt, wie groß die Wirkung im Nanobereich ist. Ob durch Lotos-Effekt, als Nanopartikel in Sonnencreme oder in antibakteriellen Textilien, Nanochemie ist auch in unserem Alltag stark vertreten. Anhand verschiedener Methoden, wie beispielsweise Rollenspiele oder forschungsnahen Arbeitsaufträgen, setzen sich die Lernenden mit den Eigenschaften nanostrukturierter Materialien, dem Tyndall-Effekt, superhydrophoben Oberflächen, sowie den Chancen und Risiken der Nanotechnologie auseinander.
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Gesamtwerk
Eine Lerntheke zu Bodenuntersuchungen
In dieser Unterrichtseinheit bestimmen Ihre Lernenden bei einer selbstentnommenen Bodenprobe beispielsweise die Nitrat-, Phosphat- und Eisen-Konzentration und den pH-Wert. Dazu sollen sie Experimente zur Bodenuntersuchung selbstständig durchführen und lernen die fachlichen Hintergründe dazu kennen. Außerdem beschäftigen sie sich mit den Auswirkungen von Über- und Unterdüngung auf das Ökosystem Boden.
Gesamtwerk
Mündliche Abiturprüfung
Quantitative Analyseverfahren vorrangig in Form einer Titration sind fester Bestandteil in den Abiturprüfungen auf Grund- und Leistungskursniveau im Fach Chemie. Basierend auf den chemisch-physikalischen Größen Stoffmenge, Masse, molare Masse und Dichte können Konzentrationen in Form der Stoffmenge aber auch der Masse abgeleitet und berechnet werden. Die Notwendigkeit dieser Messmethode im alltäglichen Kontext ist dabei besonders darzustellen. In der Pharmazie, Lebensmittelindustrie, aber auch Wasseranalytik spielt dieses Messverfahren eine entscheidende Rolle. In diesem Kontext sollen auch die nachfolgenden Aufgaben unter Verwendung der gängigen Operatoren bearbeitet werden und von den Lernenden eine entsprechende Übertragung auf reale Probleme fordern.
Gesamtwerk
Die Grundpfeiler unserer Ernährung
Jugendliche werden heutzutage in ihrer Lebens- und Erfahrungswelt verstärkt mit dem Thema Ernährung konfrontiert – durch einschlägige Magazine beziehungsweise Berichterstattungen, verbunden mit der Vielzahl an Ernährungstipps, die immer wieder medial proklamiert werden. Doch was steckt überhaupt in unserer Nahrung? Was bedeutet „gesunde Ernährung“? Diese und viele weitere Aspekte werden in dieser Unterrichtseinheit behandelt und Nährstoffe von Ihren Schülerinnen und Schülern in theoretischen und experimentellen Phasen unter die chemische Lupe genommen.
Gesamtwerk
Medienkompetenz fördern – Desinformation: Chemtrails
Das Internet stellt die zentrale Informationsquelle für Jugendliche dar. Dennoch trauen sich Jugendliche kaum zu, Desinformationen im Internet zu erkennen. Die Förderung von Kompetenzen zur Recherche und Identifikation von glaubwürdigen Informationen stellt eine zentrale Aufgabe der Schule dar – sowohl als Querschnittsthema aller Unterrichtsfächer unter den Stichworten „Demokratiebildung“ und „Medienbildung“ als auch als spezielles Thema des Chemieunterrichts. In der vorgestellten Unterrichtseinheit werden Strategien zur Forschungsleugnung vermittelt. Auf diese Weise sollen Schülerinnen und Schüler befähigt werden, unglaubwürdige Informationen im Internet leichter zu erkennen.
Gesamtwerk
Konkrete Fachdidaktik Chemie
Das Standardwerk „Konkrete Fachdidaktik Chemie“ liegt in einer grundlegend neu bearbeiteten Fassung vor, die den Anforderungen eines erfolgreichen, kompetenzorientierten und modernen Chemieunterrichts gerecht wird. Zum ersten Mal erarbeiten renommierte Autorinnen und Autoren der ersten und zweiten Phase der Lehrerbildung gemeinsam ein chemiedidaktisches Lehrwerk. Damit liegt ein universelles Lehrbuch für alle Phasen der Lehrerbildung vor, das den spezifischen Bedürfnissen und Sichtweisen des Chemieunterrichts Rechnung trägt.
Gesamtwerk
Pharmazeutische Wirkstoffe
Medikamente und ihre Wirkstoffe sind ein zentrales Thema in der Gesellschaft. Durch die Beschäftigung mit den pharmazeutischen Wirkstoffen können Schüler:innen nicht nur chemische Reaktionen und Syntheseprozesse nachvollziehen oder die Eigenschaften und Wirkungen dieser Stoffe anhand molekularer Strukturen analysieren. Sie haben auch die Möglichkeit, die weitreichende Bedeutung der Chemie für die moderne Pharmazie und ihre eigene Gesundheit zu verstehen. Besonders der experimentelle Zugang fördert naturwissenschaftliches Denken und Arbeiten und eröffnet spannende Einblicke in die Anwendung der Chemie in der Forschung.
Gesamtwerk
Rund um den Kalk
In diesen Materialien werden grundlegende Unterrichtsthemen wie qualitative und quantitative Analyse, Kinetik, Energetik, chemisches Gleichgewicht und angewandte Chemie unter dem übergeordneten Thema Kalk behandelt. Die Schülerinnen und Schüler werden hier mit der Komplexität chemischer Vorgänge konfrontiert. Sie sollen dabei auch lernen, alltägliche Vorgänge und Produkte aus chemischer Sicht zu beurteilen und zu bewerten.
Gesamtwerk
Elektroautos
Die Elektromobilität ist weltweit auf dem Vormarsch und gewinnt auch in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Sie sind aus dem Straßenverkehr nicht mehr wegzudenken und spielen eine zentrale Rolle in unserer Lebenswelt: Elektroautos, Elektrofahrräder oder auch Elektroscooter. Mit diesem Material erhält Ihre Klasse einen Einblick in die verschiedenen Energiespeichersysteme sowie die verschiedenen Antriebs- und Ladetechnologien von Elektroautos. Dabei wird im Detail auf den Aufbau sowie die Funktionsweise des Lithium-Ionen-Akkumulators eingegangen. Zur Recherche und Lösung der Aufgabenstellungen wird das Internet genutzt und dadurch die Medienkompetenz geschult. Außerdem wird die Kompetenz der Kommunikation gefördert, indem die Lernenden ihr zuvor erarbeitetes Wissen in Form einer Gruppenarbeit weitergeben.
Gesamtwerk
Interaktionsbox zum Thema Stöchiometrie
Der Umgang mit stöchiometrischen Aufgaben stellt Lernende vor große Herausforderungen. Dieses Unterrichtsmaterial beinhaltet binnendifferenzierte Arbeitsmaterialien zu den einzelnen Themen der quantitativen Betrachtungen. Das Format der Interaktionsbox fördert ein selbst gesteuertes Lernen, welches durch digitale Hilfekarten gestützt wird.
Gesamtwerk
Katalyse
Katalysatoren spielen eine zentrale Rolle in der Industrie und in unserem Alltag. Sie ermöglichen alternative Reaktionswege mit einer niedrigeren Aktivierungsenergie und beschleunigen so chemische Reaktionen ohne dabei verbraucht zu werden. Dadurch eröffnen sie eine Vielzahl von Anwendungen, von der Herstellung essenzieller Chemikalien bis hin zur Umwelttechnologie. Die Entwicklung neuer und effizienterer Katalysatoren trägt auch zur Lösung globaler Herausforderungen bei, wie der Energiegewinnung aus erneuerbaren Quellen und der Bekämpfung von Klimawandel und Umweltverschmutzung. Als Unterrichtsthema ist die Katalyse sowohl in den Lehrplänen der Sek. I als auch der Sek. II verankert. Die Beschäftigung mit dem Thema ermöglicht den Lernenden authentische Einblicke in Forschungsprozesse, fördert das Verständnis für die Bedeutung von Innovationen in der chemischen Industrie auch mit Blick auf die Nachhaltigkeit und zeigt, mit welch spannenden Herausforderungen sich Chemikerinnen und Chemiker beschäftigen. Aus dem Inhalt: Katalyse in Forschung und Unterricht; Unterrichtspotenziale einer Schlüsseltechnik der Chemie Schlüsselexperimente zur Katalyse; Wie geeignet sind klassische Experimente zur Vermittlung der Prinzipien der Katalyse Power to Gas; Speicherung von regenerativen Energien in Gasen mithilfe geeigneter Katalysatoren; Wie Enzyme wirken; Prozedurale Kompetenzen fördern. Extra: Erklärung von Summenformeln und Einführung; Lewis-Strichformeln mithilfe eines Molekülmodells aus Klemmbausteinen. Versuchskartei: Katalysierte Knallgasreaktion im Plastikbecher; Erstarrungstemperatur von Stearinsäure 2.0
Gesamtwerk
Stereochemie von Naturstoffen
Wurde Baron von Pilz vorsätzlich mit synthetisch hergestelltem Fliegenpilzgift (Muscarin), einem optisch inaktiven Racemat, vergiftet? Oder hat er sich doch unabsichtlich mit Fliegenpilzen, die optisch aktives L-Muscarin enthalten, vergiftet? Diesen Fragen gehen Ihre Schülerinnen und Schüler mit dieser Unterrichtseinheit zur Stereochemie auf den Grund. Als Rahmenhandlung dient ein Kriminalfall, bei dem die Lehrkraft den Ausgang frei bestimmen kann. Die Lernenden erwerben unter anderem neue Kenntnisse über die D-/L-Nomenklatur, Enantiomere in der Natur und über Polarimetrie, die sie dann dann in den noch folgenden Unterrichtsreihen über Kohlenhydrate oder Proteine anwenden können.
Gesamtwerk
Säuren, Basen und die Umwelt
Entdecken Sie die Geheimnisse des Neuhausener Sees und die Wirkung von Säuren sowie Basen auf unsere Umwelt. In der Unterrichtsreihe sind Ihre Schülerinnen und Schüler Teil eines Teams junger Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, das mit einer wichtigen Mission betraut wurde: den mysteriösen Fall des Neuhausener Sees zu lösen. Der einst klare See voller Lebewesen und Pflanzen hat sich in ein trübes Gewässer verwandelt, in dem Fische sterben und Pflanzen verkümmern. Was ist passiert und wie kann der See gerettet werden? Durch praktische Experimente, interessante Fallstudien und interaktive Gruppenarbeiten erlangen die Schülerinnen und Schüler das nötige Wissen über Säuren und Basen und erfahren, wie diese unsere Gewässer und Böden beeinflussen.
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Die Säure-Base-Titration
Das Themenfeld Säuren, Basen und analytische Verfahren ist fest in den Lehrplänen der Sekundarstufe II verankert. Mithilfe dieser Materialien werden Ihre Schülerinnen und Schüler mit dem bekanntesten Verfahren zur Bestimmung der Säurekonzentration, der Säure-Base-Titration, bekannt gemacht. Sie führen selbstständig Titrationen zur Bestimmung des Säuregehalts in den Alltagsprodukten, Essig und Orangensaft durch. In einer passenden Klausuraufgabe beschäftigen sie sich abschließend mit der Frage "Greift Orangensaft den Zahnschmelz an?"
Gesamtwerk
Gesundheitsgefahr durch Nikotinbeutel?
Im Laufe der Schullaufbahn führen Lernende im Chemieunterricht Nachweisreaktionen durch. Ausgehend von dem sehr aktuellen und schülernahen Kontext von "Nikotinbeuteln", die im alltäglichen Sprachgebrauch fälschlicherweise hierzulande auch als "Snus" bezeichnet werden, soll diese Unterrichtseinheit Nachweisreaktionen wiederholen. Alternativ kann man die Einheit zur Einführung in ein neues Thema (z. B. Aldehyde, Säuren und Laugen o. ä.) nutzen. Wichtig ist, dass die Lernenden sich vertiefend mit den nachgewiesenen Stoffgruppen auseinandersetzen und gesundheitliche Auswirkungen durch die Nikotinbeuteleinnahme erkennen.
Gesamtwerk
Chemische Analytik am Beispiel "Doping"
Doping im Sport ist heute weit verbreitet und betrifft sowohl den Leistungs- als auch den Breitensport. Der zunehmende Leistungsdruck führt dazu, dass immer mehr Sportler zu Dopingmitteln greifen, was eine große Herausforderung für die chemische Analytik darstellt. In diesem Beitrag werden verschiedene analytische Methoden der Chemie aufgezeigt, die in der Dopinganalytik genutzt werden. Dabei werden insbesondere verschiedene chromatografische und spektroskopische Analysemethoden behandelt.
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Kohlenstoffdioxid und der Klimawandel
Kohlenstoffdioxid (CO₂) ist ein bekanntes Gas, das aktuell eine zentrale Rolle im Kontext des Klimawandels spielt. Die CO₂-Problematik ist eng mit der Erderwärmung verbunden, da der Anstieg der CO₂-Konzentration in der Atmosphäre wesentlich zur globalen Temperaturerhöhung beiträgt. Diese Problematik hat in den letzten Jahren verstärkt Aufmerksamkeit erregt, da die negativen Auswirkungen des Klimawandels immer deutlicher werden. In dieser Einheit werden verschiedene Übungen im Bezug zu dieser Problematik vorgestellt. Diese beinhalten stöchiometrische Rechnungen, Aufgaben zur chemischen Energetik sowie zur Kinetik.
Gesamtwerk
Egg-Races
Egg-Races sind eine experimentelle Möglichkeit des selbstständigen Erkenntnisgewinns. Sie sind seit den 2000er-Jahren im deutschen Chemieunterricht angekommen. Aufgrund von Zeitmangel wird die motivierende Methode mit Wettbewerbscharakter allerdings nur selten angewendet. Im Folgenden werden einige zum Lehrplan passende Egg-Races vorgestellt, die in den normalen Unterrichtsalltag eingebracht werden können.
Gesamtwerk
Kunststoffe im Laufschuh
Die vorliegende Klausuraufgabe wurde konzipiert für das Leistungsfach Chemie und ist für 90 Minuten ausgelegt. Am Thema Aufbau eines Laufschuhs werden verschiedene Kunststoffe, ihre Herstellung, ihre Eigenschaften und die Möglichkeiten zum Recycling thematisiert. Es ist möglich, die Aufgabe als Ganzes einzusetzen oder es können einzelne Teilaufgaben daraus verwendet werden. Zudem kann sie auch als Grundlage für einen Einsatz im mündlichen Abitur des Basisfachs Chemie oder für die mündliche Zusatzprüfung im Leistungsfach Chemie dienen. Einzelne Teilaufgaben können übernommen oder abgewandelt werden.
Gesamtwerk
Selbstaufblasende Luftballons
Wie von Zauberhand blasen sich sogenannte ""Zauberballons"" durch einen einfachen Schlag auf die Ballonhülle von selbst auf. Diese Unterrichtseinheit untersucht die selbstaufblasenden Luftballons. Ihre Klasse kann durch einfache Nachweismethoden selbstständig die Chemie dieser ""Zauberballons"" erforschen. Die Lernenden wenden ihr Fachwissen zur Identifizierung der Inhaltsstoffe an.
Gesamtwerk
Digitale Lernumgebungen
Die Digitalisierung hat in den letzten Jahren nahezu alle Lebensbereiche durchdrungen. Mittlerweile sind die meisten Schulen technisch gut aufgestellt, verfügen über WLAN-Zugänge und ausreichend digitale Endgeräte. Klassische Lehrmethoden werden durch digitale Werkzeuge ergänzt und digitale Lernumgebungen entwickelt, die den Lernprozess interaktiver und individueller gestalten. Digitale Lernumgebungen ermöglichen die Einbindung von multimedialen Elementen, unterschiedlichen Repräsentationsformen. Sie erweiterten Kommunikations- und Kollaborationsmöglichkeiten. Sie fördern das selbstständige, eigenverantwortliche Lernen und ermöglichen ein individuelles Feed-Back. Trotz vieler Vorteile stellen digitale Lernumgebungen Lehrer:innen wie Schüler:innen vor enorme Herausforderungen. Dazu gehören technische Probleme, Datenschutzfragen und die Notwendigkeit, den Umgang mit digitalen Medien zu erlernen. Die Beiträge in dieser Ausgabe von Unterricht Chemie zeigen die Potenziale, aber auch die Herausforderungen digitaler Lernumgebungen. Sie stellen erprobte Unterrichtsbeispiele vor, aber auch Apps und Programme, mit denen Sie relativ einfach eigene Lernumgebungen erstellen können. Probieren Sie es aus! Aus dem Inhalt: Digitale Lernumgebungen für den Chemieunterricht gestalten und einsetzen; Eigene interaktive Selbstlernbücher gestalten; Ein mysteriöser Partyunfall - Eine binnendifferenzierte Lernumgebung mit Keynote erstellen; Rätselhafter Gasbrenner - Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Erstellung von digitalen Escape Rooms; Eis, das nicht schmilzt - „Abenteurliche Spurensuche“ mittels Webquest; Galvanische Zellen erkunden - Eine Lernumgebung zur Einführung in die elektrochemische Spannungsreihe; Die Modifikationen des Kohlenstoffs - Erstellen einer digitalen Lernumgebung nach dem Vorbild von Instagram; Die Teilchenebene in 3D erkunden - Potenziale von Virtual Reality im Unterricht. Extra: Aufgabe: Welche Schutzhandschuhe für welchen Zweck? - Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bei Kunststoffen.
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