Themen und Inhalte

In diesem Kapitel sind die Themenfelder und Inhalte für die Doppeljahrgangsstufen 7/8 und 9/10 dargestellt. Die in den Themenfeldern aufgeführten Inhalte sind in den jeweiligen Doppeljahrgangsstufen verbindlich. Abhängig von den Stundenvolumina der naturwissenschaftlichen Fächer an den Schulen können die in der Übersicht gekennzeichneten Themenfelder der Doppeljahrgangsstufe 7/8 oder 9/10 zugeordnet werden. Sie werden abhängig von der Entwicklung und den Kompetenzen der Lernenden im Unterricht erarbeitet und vertieft. Die Themenfelder und Inhalte bieten zahlreiche Möglichkeiten, Bezüge zu anderen Fächern und zu übergreifenden Themen herzustellen. Auf unterschiedlichen Niveaus können einzelne Aspekte erneut aufgegriffen und vertieft werden. Die Themenfelder sind didaktisch verbunden und ergeben eine sinnvolle und begründete Reihenfolge, die jedoch nicht starr ist und an Lerngruppen und schulartspezifische Bedingungen angepasst werden kann. Zu jedem Themenfeld sind wichtige Bezüge zu den Basiskonzepten dargestellt.

Um die gleichberechtigte Teilhabe am gesellschaftlichen Leben, unabhängig von ethnischer und kultureller Herkunft, sozialem und wirtschaftlichem Status, Geschlecht und sexueller Orientierung, Alter und Behinderung sowie Religion und Weltanschauung zu ermöglichen, ist es erforderlich, diese individuelle Vielfalt der Lernenden bei der Planung des Unterrichts zu berücksichtigen. Damit fördert der Unterricht die Stärken unterschiedlicher Persönlichkeiten und ermöglicht inklusives Lernen.

Die ausgewiesenen Themenfelder werden für Schülerinnen und Schüler, die wegen einer erheblichen und langandauernden Beeinträchtigung ihres Lern- und Leistungsverhaltens sonderpädagogische Förderung erhalten oder für die sonderpädagogischer Förderbedarf im Förderschwerpunkt Lernen5  festgestellt wurde, schülerbezogen berücksichtigt. Sie werden entsprechend der Lebensbedeutsamkeit für die Schülerinnen und Schüler ausgewählt.

Die Themenfelder und Inhalte bilden die Grundlage für differenzierte Aufgabenstellungen und eine Materialauswahl, die eine Herausforderung für das gesamte Leistungsspektrum
einer Lerngruppe darstellt. Die Lernenden erhalten Gelegenheit, ihre Fähigkeiten und Fertigkeiten im Umgang mit den Themenfeldern und Inhalten allein und in der Zusammenarbeit mit anderen unter Beweis zu stellen. Sie erfahren dabei, in welchem Maße sie die gesetzten Standards erreichen bzw. was sie tun können, um ihre Kompetenzen zu vertiefen und zu erweitern. Die Themenfelder und Inhalte knüpfen vor allem an die Themen und Inhalte für das Fach Naturwissenschaften 5/6 an.

Die Kontexte enthalten Anregungen, die die Fachkonferenzen oder Fachlehrkräfte je nach Schulart bzw. -profil nach eigenem Ermessen bei der Planung von Unterricht berücksichtigen können. Dazu ist es erforderlich, dass die Lehrkräfte auf der Grundlage eines schulinternen Curriculums ein eigenes Unterrichtskonzept entwickeln. Dabei sind neben den vorgegebenen Kompetenzen und Inhalten die Interessen der Schülerinnen und Schüler, das Schulprogramm, besondere Gegebenheiten der Schule sowie aktuelle Anlässe zu berücksichtigen. Hierfür ist die Kooperation der Lehrkräfte in Fachkonferenzen oder überschulischen Arbeitskreisen notwendig.

Die Schülerinnen und Schüler erfahren im Unterricht und an außerschulischen Lernorten etwas über Strukturen, Prozesse und Zusammenhänge in Natur und Technik. Damit sie dieses Wissen einschätzen, bewerten und sinnvoll in das eigene Weltbild einfügen können, ist es von entscheidender Bedeutung, dass sie auch erfahren, wie diese Erkenntnisse gewonnen werden. Dazu lernen sie die naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen kennen, zu denen sowohl die charakteristischen Denkmethoden, mit denen man in den Naturwissenschaften zu Erkenntnissen gelangt, als auch die charakteristischen Arbeitsmethoden der Fachgebiete Physik, Chemie und Biologie zählen.

Der experimentellen Methode kommt aufgrund ihrer exponierten Stellung in den naturwissenschaftlichen Fächern eine tragende Rolle zu. Aus diesem Grund werden für jedes Themenfeld verbindliche Experimente und Untersuchungen angegeben. Diese können entsprechend der experimentellen Ausstattung der Schule variiert werden, sofern die mit dem Experiment bzw. der Untersuchung verbundenen Intentionen gewahrt bleiben.

Die in den Tabellen angegebenen Fachbegriffe beschränken sich auf wichtige, unverzichtbare Begriffe des Faches.

Der Rahmenlehrplan enthält in den Teilen C für die naturwissenschaftlichen Fächer in allen Themenfeldern Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten, die den Lehrkräften helfen, das für ihre Lerngruppe und für einzelne Schülerinnen und Schüler passende Leistungsniveau anzubieten. Differenzierungsmöglichkeiten beziehen sich auf:

  • die Komplexität von Sachverhalten und Kontexten,
  • die Tiefe, mit der die Inhalte behandelt werden,
  • das Abstraktionsniveau,
  • die experimentellen Zugänge, z. B. mit Bezug auf den Grad der Selbstständigkeit,
  • die unterschiedlichen Bearbeitungsweisen, z. B. bei der Textrezeption und Neustrukturierung von Sachverhalten, beim Erkunden oder Recherchieren,
  • unterschiedliche Verarbeitungsweisen, z. B. Aufgaben lösen, Textproduktion, Anwenden und Memorieren von Wissen,
  • exemplarisches oder fachsystematisches Lernen.

Im Rahmen der Kontingentstundentafel obliegt es jeder Schule, Profilstunden für den Wahlpflichtbereich der Fächer Chemie, Biologie, Physik oder das Wahlpflichtfach Naturwissenschaften anzubieten. Die Themen und Inhalte für ein naturwissenschaftliches Wahlpflichtfach werden von der Fachkonferenz der Schule festgelegt.


5 In Brandenburg sind diese Schülerinnen und Schüler dem Bildungsgang Förderschule Lernen gemäß § 30 BbgSchulG zugeordnet.

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Doppeljahrgangsstufe 7/8
3.1Faszination Chemie – Feuer, Schall und Rauch
3.2Das Periodensystem der Elemente – Übersicht und Werkzeug
3.3Gase – zwischen lebensnotwendig und gefährlich
3.4Wasser – eine Verbindung
3.5Salze – Gegensätze ziehen sich an
3.6Metalle – Schätze der Erde
3.7*Klare Verhältnisse – Quantitative Betrachtungen
3.8*Säuren und Laugen – echt ätzend  

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Doppeljahrgangsstufe 9/10
3.9Kohlenwasserstoffe – vom Campinggas zum Superbenzin
3.10Alkohole – vom Holzgeist zum Glycerin
3.11Organische Säuren – Salatsauce, Entkalker & Co
3.12Ester – Vielfalt der Produkte aus Alkoholen und Säuren

* Abhängig von den Stundenvolumina der naturwissenschaftlichen Fächer an den Schulen können die gekennzeichneten Themenfelder der Doppeljahrgangsstufe 7/8 oder 9/10 zugeordnet werden.

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Das Themenfeld bietet eine erste Orientierung in der Vielfalt der Stoffe sowie deren Reaktionen und führt in die Chemie und naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen ein. Chemische Reaktionen werden exemplarisch auf der Stoffebene bearbeitet. Ihre Deutung auf der Teilchenebene knüpft an die Teilchenvorstellungen aus dem Fach Naturwissenschaften 5/6 an und führt zu einer einfachen Atomvorstellung, welche die unterschiedliche Masse der Atome, ihre Größe und ihre Kugelform beinhaltet.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • chemische Reaktion (stofflich und auf Teilchenebene)
  • Energie bei chemischen Reaktionen (Reaktionsenergie, endotherm, exotherm, Aktivierungsenergie)
  • Gesetz von der Erhaltung der Masse
  • Reaktionen von Nichtmetallen und von Metallen mit Sauerstoff, Oxidation, Wortgleichung
  • Verbindung, Metall- und Nichtmetalloxide, Edukt, Produkt
  • Handhabung des Brenners
  • Verbrennung von Metallen und Nichtmetallen
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Stoffe bestehen aus Teilchen
  • Summe der Massen aller an einer chemischen Reaktion beteiligten Stoffe bleibt konstant
Konzept der chemischen Reaktion
  • Betrachtung einfacher chemischer Reaktionen auf makroskopischer Ebene
  • Umgruppierung von Teilchen bei einer chemischen Reaktion
Energie-Konzept
  • bei Verbrennungen/Oxidationen findet ein Energieumsatz statt
  • Vergleich der Energiegehalte von Edukten und Produkten
  • Aktivierungsenergie ist eine Einflussgröße chemischer Reaktionen
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Feuer und Flamme – Brennen und Löschen
  • Müllverbrennung und Energie
  • Kerze und Wunderkerze
  • Reaktionsenergie
  • endotherm
  • exotherm
  • Aktivierungsenergie
  • Oxidation
  • Oxid, Verbindung
  • Edukt, Produkt
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Vorgabe von detaillierten Versuchsdurchführungen oder thesengeleitete Experimente zur Rolle des Sauerstoffs bei Verbrennungsreaktionen
  • Prozesse der Müllverbrennung werden mithilfe eines Sachtextes beschrieben oder in Form eines Prozessdiagramms visualisiert und präsentiert
  • Benennung der Oxide und Sulfide ohne oder mit Angabe der Wertigkeit
  • Wortgleichung aufstellen oder Wortgleichungen als Fachtext verbalisieren
  • Wortgleichungen oder einfache Reaktionsgleichungen am Beispiel der Sulfidbildung

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Im zweiten Themenfeld wird die einfache Atomvorstellung über ein Kern-Hülle-Modell zum strukturierten Modell der Atomhülle erweitert. Jedem Element wird anhand einer charakteristischen Protonen- und Elektronenzahl eine eindeutige Identität zugewiesen.

Über das Periodensystem der Elemente (PSE)werden Merkmale des Atombaus mit chemischen Eigenschaften verknüpft, wodurch im Weiteren eine Deutung chemischer Reaktionen auf Teilchenebene ermöglicht wird.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • chemische Symbole
  • Atombau: Kern-Hülle-Modell (Proton, Neutron, Elektron)
  • Modell der strukturierten Atomhülle, Elektronenschreibweise nach LEWIS
  • stoffliche und teilchenbezogene Ordnungs-prinzipien des PSE
  • Modellexperiment zum Kern-Hülle-Modell
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Charakterisierung von Elementen auf stofflicher Ebene (Metalle, Nichtmetalle, Edelgase) und den Atomen, aus denen diese Stoffe aufgebaut sind
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Zusammenhänge zwischen Eigenschaften und Atombau der Elementgruppen des PSE
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Ordnungsprinzipien chemischer Elemente – ein historischer Rückblick
  • Entwicklung der Atommodelle
  • Rutherfordscher Streuversuch – vom Experiment zum Modell
  • PSE
  • Element
  • Proton, Neutron, Elektron
  • Isotop
  • absolute und relative Atommasse
  • Periode, Hauptgruppe, Nebengruppe
  • Atommodell
  • Valenzelektronen/Außenelektronen
  • Edelgase
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Ordnungsprinzipien des PSE erkennen oder aus dem Atombau Ordnungsprinzipien der Elemente ableiten
  • Darstellung der Atome der Elemente der 1. bis 3. Periode oder der höheren Perioden

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Aufbauend auf Fähigkeiten zur Beschreibung von Stoffen anhand wahrnehmbarer Eigenschaften erfolgt in diesem Themenfeld eine Charakterisierung unsichtbarer Bestandteile der Luft sowie weiterer technisch, chemisch und physiologisch bedeutsamer Gase.

Der Aufbau der molekularen Gase wird mithilfe der Elektronenpaarbindung erklärt.

Die Beeinflussung der Luft/Atmosphäre durch natürliche und anthropogene Faktoren wird thematisiert.

Ausgewählte Nachweise von Gasen bieten die Möglichkeit der Untersuchung vielfältiger chemischer Vorgänge.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Eigenschaften, Verwendung und Nachweismethoden von Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid
  • Bestandteile der Luft
  • Atombindung/Elektronenpaarbindung/Oktettregel
  • Moleküle, Lewis-Strukturformel
  • Nachweis von Wasserstoff, Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid
  • Ermittlung des Sauerstoffgehaltes der Luft
Bezüge zu den Basiskonzepten
Konzept der
chemischen Reaktion
  • Unterscheidung von Eigenschaften von Gasen auf phänomenologischer Ebene (Eine Deutung der Phänomene auf Teilchenebene findet noch nicht statt.)
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Dicke Luft – Luftverschmutzung
  • Die Hindenburg – fliegende Zigarre
  • Rauchgasvergiftung
  • Edelgase – edle Gase?
  • Moleküle
  • unpolare Atom-/Elektronenpaarbindung
  • Oktettregel
  • Lewis-Strukturformel
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Recherche zum Gewinnungsverfahren eines Gases oder mehrerer Gase im Vergleich
  • Wechsel des Aggregatzustands von Gasen bei verschiedenen Drücken und Temperaturen wird phänomenologisch beschrieben oder anhand eines Modells durch geringe Wechselwirkungen zwischen Teilchen erklärt
  • Abstraktion der Knallgasprobe anhand einer Wortgleichung oder Reaktionsgleichung
  • Herleitung der Molekülgeometrie der Gase anhand eines Modells

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Kenntnisse über chemische Reaktionen und Nachweise der Gase Sauerstoff und Wasserstoff gestatten einen experimentellen Zugang zum Themenfeld Wasser.

Die Elektronegativität ist Grundlage für das Verständnis eines differenzierten Modells der Elektronenpaarbindung im Wassermolekül und der Ausbildung eines Dipols.

Aufbauend auf Kenntnissen über Atombau, Teilchenarten, chemische Bindung und chemische Symbolschreibweise wird am Beispiel der Bildung und Zerlegung von Wasser die Reaktionsgleichung eingeführt.

Die Schülerinnen und Schüler lernen ihr naturwissenschaftlich erworbenes Wissen im Themenfeld Wasser anzuwenden, erkennen naturwissenschaftliche Problemstellungen (z. B. Wasserhaushalt, Grundwasserabsenkung, Versteppung, Versalzung) und können aus diesem erarbeiteten Wissen Schlussfolgerungen ziehen, um daraus auch Entscheidungen für ihr eigenes alltägliches Handeln zu treffen.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Eigenschaften von Wasser
  • Wasser als Lösungsmittel
  • quantitative Analyse von Wasser
  • Bildung und Zerlegung von Wasser als Beispiel der Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen
  • Reaktionsgleichung
  • Molekülbau
  • Elektronegativität, polare Elektronenpaarbindung, Dipol
  • Wasser als Lösungsmittel
  • Wassernachweis
  • Ablenkung eines Wasserstrahls
  • elektrolytische Zerlegung von Wasser
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Wasser besteht aus Molekülen
  • Lewis- Strukturformel von Wasser veranschaulicht die Verteilung der Valenz-/Außenelektronen in der Verbindung Wasser
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Eigenschaften von Wasser lassen sich auf die Struktur und die inter- und intramolekularen Wechselwirkungen der Wassermoleküle zurückführen
Konzept der chemischen Reaktion
  • Umgruppierung von Teilchen bei einer chemischen Reaktion
  • Charakterisierung der Bildung und Zerlegung von Wasser als umkehrbare chemische Reaktionen
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Wasserstoff – Energieträger der Zukunft?
  • Wasser – Transportmittel in der Natur
  • Wasserläufer ertrinken nicht
  • Salzwasser und Süßwasser – vom Überfluss zum Mangel
  • Reaktionsgleichung
  • Elektronegativität
  • polare Elektronenpaarbindung
  • Dipol
  • Dipol-Dipol-Wechselwirkungen
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Darstellung der Bildung und Zerlegung von Wasser auf unterschiedlichem Abstraktionsniveau (Wortgleichung, Reaktionsgleichung, Teilchenebene)
  • zwei- oder dreidimensionale Veranschaulichung von Wasserstoffbrückenbindungen in verschiedenen Aggregatzuständen
  • Versuch zur Dichteanomalie und zur Oberflächenspannung
  • Erklärung der Phänomene anhand zwischenmolekularer Wechselwirkungen (Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Wasserstoffbrückenbindungen)

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Auf stofflicher Ebene werden Eigenschaften von Salzen beschrieben und durch Art, Anordnung und Wechselwirkung der Teilchen erklärt. Auf der Grundlage der Kenntnisse zum Atombau und der Ordnungsprinzipien des PSE wird das Ion als eine weitere Teilchenart eingeführt. Starke Anziehungskräfte zwischen entgegengesetzt geladenen Teilchen sind die Ursache einer Vielzahl charakteristischer Eigenschaften von Ionensubstanzen.

Salz war lange Zeit ein kostbares Tauschobjekt gegen Schmuck. Dank hochmoderner Verfahren der Salzgewinnung wurde Salz zum preiswerten Alltagsprodukt. Weil unser Körper Salz braucht, zu viel davon aber dem Wohlbefinden schadet, bietet es sich hier an, verbraucherbildend zu argumentieren.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Ion – Ionenbildung
  • Ionensubstanzen (Salze), Bildung, Vorkommen und Verwendung
  • Bau und Eigenschaften (Ionenkristalle, Kristallgitter) – Ionenbindung,
  • Summenformel/Wertigkeit
  • Leitfähigkeitsuntersuchungen an Feststoffen und Lösungen
  • Löslichkeit von Salzen
  • Flammenfärbungen phänomenologisch
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Verbindungen bilden sich aus den Elementen in einem für sie typischen Verhältnis
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Zusammenhang zwischen Bau der Ionensubstanzen und Eigenschaften
Konzept der chemischen Reaktion
  • Betrachtung einfacher chemischer Reaktionen auf makroskopischer Ebene
  • Umgruppierung von Teilchen bei einer chemischen Reaktion
Energie-Konzept
  • bei Salzbildungsreaktionen findet ein Energieumsatz statt
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Salz – kostbar und lebenswichtig
  • Streusalz – Pro und Kontra
  • Kochsalz – weißes Gold
  • Kochsalzlösung – ein Lebensretter?
  • Totes-Meer-Salz
  • Salz als Farbgeber im Feuerwerk
  • Ion
  • Ionenbindung (chemische Bindung)
  • Ionensubstanz
  • Ionenkristall, Kristallgitter
  • Löslichkeit
  • Lösungsmittel
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Differenzierung über Auswahl der Inhalte: Natriumchlorid, Kupfer(II)-chlorid, Kupfer(I)-chlorid, Kupfer(II)-sulfat, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat
  • Vorgabe von detaillierten Versuchsdurchführungen oder selbstständiges Planen von Experimenten zum Ermitteln energetischer Unterschiede beim Lösen von Salzen
  • Reaktionsgleichungen aufstellen oder Reaktionsgleichungen als Fachtext verbalisieren
  • Bau von Modellen verschiedener Kristallgittertypen

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Ausgehend von Kenntnissen zum Atombau wird ein Zusammenhang zwischen metallischen Eigenschaften und Bau der Metalle auf Teilchenebene hergestellt. Vergleichend mit der Atom- und Ionenbindung werden die Kenntnisse zu Bindungstypen um das Modell der Metallbindung erweitert. Basierend auf der Gewinnung von Metallen werden Redoxreaktionen als Reaktionstyp eingeführt.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Eigenschaften und Verwendung der Metalle und deren Legierungen
  • Gewinnung
  • edle und unedle Metalle
  • Bau der Metalle (Elektronengas-Modell)
  • Reaktionsgleichungen
  • Reduktion und Redoxreaktion
  • Affinität der Metalle gegenüber Sauerstoff   
  • Versuche zur elektrischen Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit und Verformbarkeit
  • Verbrennung von Metallen unterschiedlichen Zerteilungsgrades
  • Reaktion von Metallen unterschiedlicher Affinität zu Sauerstoff
  • Gewinnung von Metallen aus Oxiden
Bezüge zu den Basiskonzepten
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Anordnung der Teilchen im Metallgitter bedingt charakteristische Eigenschaften von Metallen und bestimmt deren Verwendung
Energie-Konzept
  • Wärme- und Lichterscheinungen bei der Verbrennung von edlen und unedlen Metallen
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Aluminium – ein Metall wie jedes andere?
  • Historische Gewinnung von Metallen
  • Thermit-Verfahren – eine wichtige Redoxreaktion
  • Schrott als Rohstoff
  • Erze – Rohstoffe für die Gewinnung von Metallen
  • Münzmetalle – Woraus besteht ein Euro?
  • Erz
  • Legierung
  • Reduktion
  • Affinität
  • Redoxreaktion
  • Metallbindung
  • Metallgitter
  • Elektronengas-Modell
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Betrachtung von Redoxreaktionen auf Teilchenebene, Einführung des Donator-Akzeptor-Prinzips (entweder Sauerstoffaufnahme/-abgabe oder Elektronenübertragung, Oxidationszahlen)
  • empirische oder modellgeleitete Abschätzung des Reaktionsverhaltens von edlen und unedlen Metallen

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Ausgehend von den Gesetzen der konstanten Massen und Proportionen sowie Kenntnissen zum Aufstellen von Reaktionsgleichungen, werden in diesem Themenfeld mathematische Kenntnisse genutzt, um stöchiometrische Berechnungen vorzunehmen. Die Tiefe der Diskussion chemischer Sachverhalte wird um eine ökonomische Komponente erweitert. Im Mittelpunkt des Themenfelds steht die Einführung des Mols als Zählmaß für die Stoffmenge, wodurch eine wesentliche Voraussetzung für den Umgang mit Konzentrationsangaben gegeben ist.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Stoffmenge
  • Atommasse und molare Masse
  • stöchiometrisches Rechnen (Masse, Stoffmenge und molare Masse)
  • Massenberechnungen bei chemischen Reaktionen
  • Stoffmengenkonzentration wässriger Lösungen
  • Vergleich der Massen verschiedener Stoffe gleicher Stoffmenge
Bezüge zu den Basiskonzepten
Konzept der
chemischen Reaktion
  • Nutzung mathematischer Rechenoperationen
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Historische und gegenwärtige Zählmaße
  • isoionische Kochsalzlösung – Zusammensetzung nach Maß
  • Koch- und Backrezepte – Man nehme die richtige Menge
  • Atommasse
  • Stoffmenge
  • Mol
  • Molare Masse
  • Stoffmengenkonzentration
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Differenzierung bei der Bestimmung von Molaren Massen über die Anzahl der Atomarten von Verbindungen (Natriumchlorid oder Traubenzucker)
  • Nutzung oder Begründung des Gesetzes von der Erhaltung der Masse und des Gesetzes der konstanten Proportionen
  • Rechenbeispiele mit Feststoffen oder Reaktionen, an denen Gase beteiligt sind

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Ausgehend von Alltagsstoffen lässt sich mithilfe von Indikatoren anschaulich ein experimenteller Zugang zum Themenfeld Säuren und Laugen ermöglichen. Bei der Herstellung von sauren und alkalischen Lösungen wird der Umgang mit dem PSE intensiviert. Auf stofflicher Ebene werden insbesondere die Eigenschaften und das Reaktionsverhalten basischer und saurer Lösungen betrachtet. Das Grundwissen zu den Salzen wird hier erweitert. Neben der vielfältigen Nutzung von Säuren und Laugen im täglichen Leben werden Fragen, die den sorgfältigen, verantwortungsvollen Umgang mit diesen Stoffen betreffen, behandelt und somit zur Entwicklung eines Bewusstseins für Nachhaltigkeit beigetragen.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Indikatoren – Hilfsmittel zum Erkennen und Unterscheiden von sauren, neutralen und basischen (alkalischen) Lösungen
  • pH-Wert (Maß für den sauren, neutralen oder basischen Charakter einer Lösung)
  • Säure-Base-Begriff
  • Bildung von sauren und alkalischen Lösungen
  • Neutralisationsreaktion
  • Untersuchung von Haushalts- und Laborchemikalien mithilfe von Indikatoren
  • Reaktion von Nichtmetalloxiden und Metalloxiden mit Wasser
  • Reaktion von sauren Lösungen mit Metallen und mit Carbonaten
  • Neutralisationsreaktion
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • der saure, neutrale oder basische Charakter einer Lösung wird durch die Konzentration der Wasserstoff-/Hydronium- bzw. Oxonium-Ionen und Hydroxid-Ionen bestimmt

Konzept der

chemischen Reaktion

  • Neutralisationsreaktionen als Reaktion von Wasserstoff-/Hydronium- bzw. Oxonium-Ionen und Hydroxid-Ionen zu Wassermolekülen
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Cola – ein säurehaltiges Getränk
  • Rohrreiniger – die Mischung macht es
  • Salmiak – ein bitter salziger Aromastoff
  • Natron – nicht nur zum Backen gut
  • Indikatoren
  • Säuren, saure Lösungen
  • Wasserstoff-/Hydronium- bzw. Oxonium-Ionen
  • Basen, basische/alkalische Lösungen (Laugen)
  • Hydroxid-Ion
  • Neutralisation
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Neutralisation phänomenologisch oder maßanalytisch
  • Formeln und Reaktionsgleichungen in Summen- oder Lewis-Strukturformeln
  • Reaktionen mit ein- und mehrprotonigen Säuren
  • ein- oder mehrstufige Reaktionen (Natriumoxid und Wasser bzw. Natrium und Wasser)
  • Massen- oder Stoffmengenkonzentrationsbestimmung
  • Anwendung der Säure-Base-Theorie nach Arrhenius und/oder Brønsted

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Die Kohlenwasserstoffe werden als Stoffgruppe der organischen Chemie bekannt gemacht, deren Verbindungen nur aus den Elementen Wasserstoff und Kohlenstoff aufgebaut sind. Die kombinatorischen Möglichkeiten der Atome ergeben eine Vielzahl von Kohlenwasserstoffen unterschiedlicher Eigenschaften, deren technische Bedeutung derzeit überwiegend im Bereich der energetischen Nutzung liegt. Ausgehend von bekannten Verbindungen, wie dem Sumpf- und Grubengas Methan und den bei Gaskochern verwendeten Gasen Propan und Butan, lassen sich die inhaltlichen Schwerpunkte dieses Themenfeldes exemplarisch bearbeiten.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Vorkommen und Verwendung von Kohlenwasserstoffen
  • Struktur und Eigenschaften gesättigter Kohlenwasserstoffe, homologe Reihe
  • Isomerie
  • zwischenmolekulare Wechselwirkungen: Van-der-Waals-Kräfte
  • Nomenklatur
  • chemische Reaktionen (Verbrennung)
  • ungesättigte Kohlenwasserstoffe
  • Verbrennung von Alkanen und Nachweis der Reaktionsprodukte
  • Alkane als Lösungsmittel
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Eigenschaften von Stoffen innerhalb der homologen Reihe verändern sich in Abhängigkeit von der Größe des Moleküls
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Eigenschaften der Alkane, Alkene und Alkine (Siedepunkte, Schmelzpunkte, Löslichkeitsverhalten) werden durch die Molekülstruktur bestimmt
Energie-Konzept
  • Alkane als Energieträger
  • Vergleich der Energieinhalte der Edukte und Produkt
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Benzin – ein Kohlenwasserstoffgemisch
  • Vom Erdöl zum Benzin
  • Kohlenwasserstoffe als Energieträger
  • Acetylenschweißen – Autogenschweißen
  • Waschbenzin – der Fleck ist Weg
  • gesättigte und ungesättigte Kohlenwasserstoffe
  • Alkane, Alkene, Alkine
  • homologe Reihe
  • Halbstrukturformel
  • Nomenklatur
  • Isomerie
  • Van-der-Waals-Kräfte
  • Doppel- und Dreifachbindung
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Auswertung der Verbrennungsreaktion unter stofflichen Aspekten oder auch unter energetischen Aspekten
  • Durchführung von qualitativen oder quantitativen Experimenten zur Verbrennung von Kohlenwasserstoffen
  • Erweiterung der Nomenklatur-Regeln auf verzweigte Kohlenwasserstoffe (Isomere)
  • einfach verzweigte oder mehrfach verzweigte Kohlenwasserstoffe
  • phänomenologischer Nachweis von Mehrfachbindungen oder zusätzlich dessen Auswertung auf struktureller Ebene

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Vergleichend zu den Kohlenwasserstoffen wird am Beispiel der Alkohole eine Stoffklasse der organischen Chemie eingeführt, die zusätzlich Sauerstoffatome im Molekül enthält. Erstmalig wird in Bezug auf das Struktur-Eigenschafts-Konzept die Bedeutung einer funktionellen Gruppe verdeutlicht.

Am Beispiel des Wortes Alkohol erfolgt eine Abgrenzung der Alltagssprache von der Fachsprache. Exemplarisch wird die physiologische Wirkung von Methanol und Ethanol diskutiert.

Anhand der Redoxbeziehungen zwischen Alkanolen und Alkanalen kann man das Struktur-Eigenschafts-Konzept und das Konzept der chemischen Reaktion nachhaltig vertiefen. Die Aldehyd-Gruppe wird eingeführt und damit eine Grundlage für den Übergang zum nachfolgenden Themenfeld gelegt.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Herstellung von Methanol oder Ethanol
  • Struktur und Nomenklatur der Alkanole
  • Bedeutung einer funktionellen Gruppe
  • Änderung von Eigenschaften innerhalb der homologen Reihe in Bezug zur Verwendung (Hydrophilie, Hydrophobie)
  • physiologische Wirkung von alkoholischen Getränken
  • Propan-1,2,3-triol
  • Alkanale
  • enzymkatalytische Vergärung von Obst, Säften o. ä.
  • Alkohol als Lösungsmittel
  • Oxidation eines Alkanols
  • Nachweis der Aldehydgruppe
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Eigenschaften verändern sich in Abhängigkeit von der Größe des Moleküls
Struktur-Eigenschafts-Konzept  
  • Eigenschaften der Alkanole und Alkanale werden durch die Molekülstruktur und insbesondere der funktionellen Gruppen sowie deren Anzahl bestimmt
Konzept der chemischen Reaktion
  • Redoxbeziehung zwischen Alkanolen und Alkanalen
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Legale Drogen – Suchtmittel
  • Glycerin – Inhaltstoff von Kosmetikartikeln und Lebensmittelzusatzstoff
  • Glykol als Frostschutzmittel oder Weinzusatzstoff?
  • Alkanole, Alkohole
  • Hydroxy-Gruppe
  • funktionelle Gruppe
  • Hydrophilie, Hydrophobie
  • Alkanale
  • Aldehyd-Gruppe
  • einwertige und mehrwertige Alkohole
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Eigenschaften und Reaktionen primärer Alkohole bearbeiten oder zwischen primären und sekundären Alkoholen sowie deren Oxidationsprodukten unterscheiden
  • Herstellung von Wein oder Branntwein

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Das Verständnis über die Auswirkungen funktioneller Gruppen auf die Eigenschaften von sauerstoffhaltigen Kohlenwasserstoffverbindungen wird in diesem Themenfeld ausgebaut. Eine vergleichende Betrachtung der Eigenschaften organischer und anorganischer Säuren knüpft an Kenntnisse aus Themenfeld 3.8 an. Weitere strukturbedingte Eigenschaften betonen die Bedeutung des Struktur-Eigenschafts-Konzepts in diesem Themenfeld. Die Betrachtung vielfältiger Verwendungsformen von Carbonsäuren im Alltag bahnt ein Verständnis der Bedeutung dieser Stoffgruppe für die Esterbildung in Themenfeld 3.12 an.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Herstellung der Alkansäuren
  • Struktur von Alkansäuren, Carboxy-Gruppe
  • Eigenschaften und Verwendung von Alkansäuren
  • Änderung der Eigenschaften innerhalb
  • der homologen Reihe in Bezug zur Verwendung
  • Aminosäuren
  • Herstellung von Essig
  • Vergleichende Untersuchung zwischen organischen und anorganischen Säuren
Bezüge zu den Basiskonzepten
Stoff-Teilchen-Konzept
  • Eigenschaften verändern sich in Abhängigkeit von der Größe des Moleküls
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Eigenschaften der Carbonsäuren werden durch die Molekülstruktur und insbesondere die funktionelle Gruppe bestimmt
Konzept zur
chemischen Reaktion
  • Redoxbeziehungen zwischen Alkanalen und Carbonsäuren
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Sanitärreiniger und Entkalker im Haushalt
  • Haltbare Lebensmittel durch Konservierung
  • Organische Säuren – unverzichtbar bei der Lebensmittelherstellung
  • Organische Säuren – Alles Naturprodukte?
  • Weinsäure, Citronensäure und Oxalsäure
  • Carbonsäure – Alkansäure
  • Carboxy-Gruppe
  • Aminosäure
  • Aminogruppe
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Salzbildung mit Mono- oder Di- und Tricarbonsäuren
  • Löslichkeitsuntersuchungen von kurzkettigen oder langkettigen Monocarbonsäuren im Vergleich mit Di- und Hydroxycarbonsäuren
  • Gebrauch und/oder Wirksamkeit und/oder Umweltverträglichkeit von Entkalkern

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Die Synthese organischer Verbindungen aus Stoffen mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen ist der zentrale Aspekt dieses Themenfeldes. Ausgehend von einem Verständnis über die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bei Alkoholen und Carbonsäuren erschließt sich über die Ester die Vielfalt der organischen Verbindungen im Alltag.
Sowohl Stoffe mit affektivem Bezug (Fruchtester und Duftstoffe) wie auch die Betrachtung der Herstellung von Arzneimitteln und Seifen betonen den großen Stellenwert chemischer Grundkenntnisse für das alltägliche Leben.

InhalteExperimente/Untersuchungen
  • Eigenschaften und Verwendung von Alkansäurealkylestern und Fetten (lipophil, lipophob)
  • Struktur von Estern, Estergruppe
  • Synthese und Analyse von Estern
  • Kondensationsreaktion und Hydrolyse als katalysierte, umkehrbare Reaktionen
  • Fettsäuren und deren Salze
  • Synthese und Hydrolyse eines organischen Esters
  • Seifenherstellung
  • Ester als Lösungsmittel
Bezüge zu den Basiskonzepten
Struktur-Eigenschafts-Konzept
  • Eigenschaften der Ester werden durch die Molekülstruktur und insbesondere die funktionelle Gruppe bestimmt
Konzept zur chemischen Reaktion
  • Umkehrbarkeit chemischer Reaktionen: Kondensation und Hydrolyse
Energie-Konzept
  • saure Katalyse der Ester-Reaktion
Mögliche KontexteFachbegriffe
  • Vom beißenden Geruch der Säure zum herrlichen Fruchtaroma
  • Lösungsmittel in Klebstoffen
  • Moleküllego – aus einfachen Bausteinen große Moleküle bauen
  • Sprengstoff oder medizinischer Bind-faden – Vielfalt der Ester
  • Vom Dreckfleck zur reinen Weste – Waschen im Alltag
  • ASS – ein Wirkstoff verändert die Welt
  • Nagellackentferner
  • Ester-Gruppe
  • lipophil, lipophob
  • Kondensationsreaktion
  • Hydrolyse
  • Fett und Fettsäure
  • (Seife, Tensid)
Beispiele für Differenzierungsmöglichkeiten
  • Synthese und Analyse von Estern monofunktionaler oder polyfunktionaler Alkohole und Carbonsäuren und/oder Vergleich zur Polykondensation und enzymatischer Zersetzung von Polylactiden
  • experimentelle Löslichkeitsuntersuchungen oder strukturmodellbasierte Löslichkeitsabschätzungen zwischen Edukten und Produkten kurz- und langkettiger Ester
  • Eigenschaftsvergleich von Alkansäurealkylestern oder pflanzlichen und tierischen Fetten

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Der Wahlpflichtunterricht stellt ein Angebot dar, das über den Regelunterricht hinausgeht und ihn thematisch erweitert. Er dient der Vertiefung von Fachinhalten und schafft die Möglichkeit, Fachliches und Überfachliches zu verbinden.

Im schulinternen Curriculum wird sichergestellt, dass thematische Dopplungen mit dem Regelunterricht und Vorgriffe auf Inhalte des Unterrichts in der gymnasialen Oberstufe vermieden werden.

Grundlage für den Unterricht im Wahlpflichtfach sind die fachlichen Kompetenzbereiche. Werden weitere Fächer hinzugezogen, gilt dies für die Kompetenzbereiche aller beteiligten Fächer.

In den Fächern Biologie, Chemie und Physik kann im Wahlpflichtfach auf Themenfelder aus dem Fachteil Naturwissenschaften 7 – 10 zurückgegriffen werden.

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Redaktionell verantwortlich: Thomas Hirschle, LISUM