Schulinterne Lehrpläne Sekundarstufe II (G8 und G9)


Jahrgangsstufe 11 (10)



Motivation: Film „Das Parfum“


1. Vom Alkohol zum Aromastoff

Die Stoffgruppe der Alkanole
Ansetzen der alkoholischen Gärung (Fruchtwein), später Destillation zum Branntwein
Mischungsrechnen bei Alkohol-Wasser-Gemischen zur Berechnung des Alkohol-Gehaltes nach Bestimmung der Dichte
funktionelle Gruppe der Alkanole -OH
Benennung der Reste: Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, etc.
Isomere: z.B. C4H9OH (4 Stck.), dabei Wiederholung/ Erweiterung der Nomenklaturregeln
Unterschiede kurze/ lange Ketten bzgl. hydrophil/ hydrophob
Unterschiede Siedepunkte Alkanole-Alkane bzw. bzgl. der Kettenlänge; d.h. Einfluß der OH-Gruppe (Wasserstoffbrücken), Einfluß der Kettenlänge (van der Waals-Kräfte), Löslichkeit der Alkohole
Bei der Gärung entsteht neben Ethanol z.B. auch Methanol: Feststellen des Anteils mit genauen Messmethoden, z.B. GC oder MS

Aldehyde und Ketone:
Vom Alkohol über die Oxidation zum Aldehyd bzw. Keton (praktisch mit Kupferoxid), Nachweisreaktionen mit Schiff-Reagenz bzw. Fehling, Nachweis von Formaldehyd im Zigarettenrauch, Oxidationsreihe der Alkohole, Redox-Reaktionen und Oxidationszahlen

 

 

Carbonsäuren und Ester:

Oxidation der Aldehyde zu Carbonsäuren; Carbonsäuren im Vergleich zu anorganischen Säuren, Struktur und Vergleich zum Alkohol, warum reagiert der Alkohol nicht sauer?, bekannte Carbonsäuren (Butter- und Ameisensäure, Essigsäure), Versuch Citronensäure aus Zittronensaft, Säuregehalt mit Titration, Welche org. Säure reagiert am stärksten mit Kalk?
Bildung von Estern als natürliche Aromastoffe (inkl. Praktischer Versuche), GG-Reaktionen (kurz)

Natürliche Aromastoffe:
Extraktion von Orangenöl aus Orangenschalen mit Seesand und Pentan
Untersuchung der Löslichkeit des Orangenöls in Alkoholen und Wasser
dadurch Wiederholung/ Einführung der Begriffe hydrophil, hydrophob, lipophil, lipophob und zeichnen von Strukturformeln, Klärung der Polarität
Extraktion mit Soxhlett-Apparatur (Zitrone oder Muskatnuss)


2. Das chemische GG und beeinflussende Faktoren

Umkehrbare Reaktionen, GG-Reaktionen, MWG und Einflüsse der Faktoren Temperatur, Druck und Konzentration auf das GG und die Reaktionsgeschwindigkeit, Energiediagramme der Mechanismen, Katalyse, Versuche zu allen Faktoren (Elemente Chemie), immer am Beispiel der Synthesen aus 3., Reaktionsgeschwindigkeit-Zeit-Diagramme und Reaktionen 1. und 2. Ordnung, Maxwell-Boltzmann-Verteilung



3. Ein technischer Prozess

  1. Ammoniaksynthese (Haber-Bosch) als Anwendung von Kapitel 2 (dabei Wdh. und Erweiterung), inkl. aller Abläufe und Reaktionen, Zettel Versuche NH3
  2. MTBE-Synthese, Geschichte des Benzins


4. Stoffkreislauf in Natur und Umwelt

Der Stickstoffkreislauf, Anwendung bei der Düngung, Reinhaltung des Bodens, Grundwasser- und Luftbelastung, Untersuchungen von Wasser und Boden auf Stickstoffverbindungen, Berechnungen zum Dünger

Der Kalkkreislauf mit den entsprechenden Reaktionen; direkter Bezug zur Firma Dyckerhoff



5. KITA-Projekt

Die Schülerinnen und Schüler wählen im Vorfeld einfache Versuche aus, testen diese ausführlich im Chemieunterricht, um dann in Kleingruppen an verschiedenen Kindertagesstätten und Kindergärten in Lengerich zusammen mit den 4-6-jährigen Kindern zu experimentieren, zu beobachten und einfach zu erfahren, wie es ist, „Lehrer“ zu sein.

Dieses Projekt haben wir jetzt schon zweimal erfolgreich durchgeführt und sowohl die KITAs als auch die Schülerinnen und Schüler profitieren von diesem Projekt, denn es eröffnet allen Beteiligten neue und andere Sichtweisen auf das naturwissenschaftliche Arbeiten.







Jahrgangsstufe 12 (11)

Thema A: Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektr. Energie in der Chemie


Vom Rost zur Brennstoffzelle“



1. Korrosion und Redoxreaktionen
Was ist Rost?, Korrosion von Eisen als einfache Redoxreaktion, Wiederholung der Begriffe Oxidation und Reduktion, Elektronenübertragung (Donator, Akzeptor), Born-Haber-Kreisprozess zur Erklärung des freiwilligen Ablaufs der Redoxreaktionen, Redoxreihe der Metalle, Korrosionsschutz, Strom aus Redoxreaktionen (Zitronenbatterie), dabei genug Beispiele und Aufgaben zur Festigung, gerade bei Redoxreaktionen


2. Batterien
Das Daniell-Element, Reaktionen in der Zink-Kohle- Batterie, Redoxpotentiale im Test, Schreibweisen der galvanischen Zellen, Historischer Rückblick, Berechung der Redoxpotentiale mit der Nernst-Gleichung, Potential und GG (Rückblick zur 11), Potentiometrische Konzentrationsbestimmung im Vergleich zur normalen Titration, Löslichkeitsprodukt, Moderne Batterien (z.B. Alkali-Mangan), Akkus (insbesondere Autobatterie und Lithium-Ionen-Akku), Aufladeprozess ist eine Elektrolyse, dabei Farady-Gesetze und Berechnungen, Brennstoffzelle und in Anlehnung an die 11: Ein technischer Prozess: Die Chlor-Alkali-Elektrolyse, Zersetzungs- und Überspannung







Thema B: Reaktionswege zur Herstellung von Stoffen in der organischen Chemie


Vom Raps über Rapsöl zu Anwendungsprodukten



1. Rapsöl als Ester
Gewinnung des Rapsöl aus Raps als Extraktion, Struktur des Rapsöl als Ester (Wiederholung Ester aus der 11), Anwendung und Weiterverabeitung: Glycerin/Polyester; Fettsäuren/Fettalkohole/Tenside; Rapsölmethylester (RME); Seifen, feste Fette/Margarine; Halogenalkane, dabei Wiederholung der wichtigsten organischen Verbindungen, Vertiefung der wichtigen Reaktionsmechanismen, Einflüsse der Molekülstruktur auf das Reaktionsverhalten: M-, I- und sterische Effekte; integrierte Wiederholung der äußeren Einflüsse



Thema C: Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung


Spurensuche oder CSI für Anfänger“



1. Säuren und Laugen
Quantitative Bestimmung von Säuren in Lebensmitteln (z.B. Cola) durch Titration, pH-Wert Bestimmung in Wasser und Boden (als Fortführung der 11), Konjugierte Säure-Base-Paare in Anlehnung an die Brönsted Definition, Säure-Base Indikatoren (auch selbst hergestellt), warum gibt es so viele Verschiedene, Vergleich der Titrationskurven von Essig- und Salzsäure, Rückblick aufs GG, Leitfähigkeitstitration, Autoprotolyse und pH-Wert, starke und schwache Säuren im allg. Sprachgebrauch, chemische Defintion mit pKs und pKb-Werten, Berechnung über das MWG, Puffersysteme, Berechnungen zu Protolyse-GG, Titrationskurven genauer; Wasseranalytik, Anionen- und Kationenbestimmung in Lösungen

Jahrgangsstufe 13 (12)

Prinzip: Kopplung Themenfeld und Theoriekonzept

Themen zur Auswahl:
  1. Das aromatische System
  2. Die koordinative Bindung
  3. Kristalline und nicht kristalline Festkörperstrukturen
  4. Makromoleküle
  5. Energetik

Nur ein Thema muss intensiv bearbeitet werden !!

Themen im SJ 09/10:
A. Das aromatische System
D. Makromoleküle


Themenfelder zu A:
  • Pharmaka und Drogen, insbesondere Aspirin
  • Farbstoffe und Farbigkeit

Verpflichtende Theorien zu A:
  • Strukturen des aromatischen Systems:
  • Konjugierte Doppelbindungen in zyklischen Systemen
  • Mesomere Formeln, Mesomerieenergie
  • Hückel-Regel
  • Mechanismus der elektrophilen Substitution:
  • Bildung des Elektrophils, Katalysator
  • Π- Komplex, σ- Komplex, Rückbildung des aromatischen Systems
  • Zweitsubstitution und dirigierender Einfluss von Substituenten

Darstellung von Aspirin, Verfahren zur Bestimmung des Reinheitsgrades, Wiederholung der Säuretheorie anhand der Salicylsäure
Azofarbstoffe, Diazotierung, Azokupplung, Farbigkeit, Indigofärbung als traditionelles Verfahren (Bezug zur Jeans), Triphenylmethanfarbstoffe


Themenfelder zu B:
  • Kohlenhydrate
  • Kunststoffe
  • Fasern, Gewebe, Kleidung

Verpflichtende Theorien zu B:
  • Aufbau von Makromolekülen:
  • Monomere als Bausteine der Polymere
  • Größe, Gestalt und Anordnung der Makromoleküle: fadenförmige, verzweigte, vernetzte Moleküle, Helixstruktur, räumliche Faltung
  • Molare Masse
  • Reaktionstypen zur Verknüpfung von Monomeren zu Polymeren:
  • Polymerisation, Polykondensation und Polyaddition
  • Struktureigenschaftsbeziehungen
  • Temperaturverhalten, z.B. Schmelzen, Zersetzen, Denaturieren
  • Lösungsverhalten, Viskosität
  • Verhalten gegenüber Säuren und Laugen


Kunststoffe als Makromoleküle, vom Gummi (Goodyear) zum hochwertigen Kunststoff der Heutezeit (PET), Elastomere, Duroplate, Thermoplaste, Eigenschaften und Unterschiede, Klebstoffe auf synthetischer und natürlicher Basis




Schulbücher:
Chemie 2000+, Band 1-3, Tausch, von Wachtendonk, C.C.Buchner-Verlag
Elemente Chemie, Sekundarstufe II, Klett Schulbuchverlag
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