Genehmigter Lehrplan – gültig für das auslaufende achtjährige Gymnasium

C_NTG 8.1 Stoffe und Reaktionen (ca. 18 Std.)

Die Vielfalt der Stoffe und ihre Bedeutung für alle Lebensbereiche sind Ausgangspunkte der Erkundung im Chemieunterricht. Der Unterricht in Natur und Technik hat hierfür inhaltlich und methodisch bereits eine Basis gelegt [→ NT 5.1]. Durch möglichst selbständiges Beobachten, Beschreiben und Messen einerseits und durch Aufgreifen und Konkretisieren einfacher Modellvorstellungen andererseits erkennen die Schüler den für die Chemie typischen Wechsel der Betrachtungsebenen „Stoffe“ und „Teilchen“. So beobachten sie auf der Stoffebene, dass Elemente zu Verbindungen zusammengesetzt werden können und dass Verbindungen in Elemente zerlegt werden können. Dies findet auf der Teilchenebene eine anschauliche Erklärung. Davon ausgehend lernen die Schüler, chemische Reaktionen in der Symbol- und Formelsprache darzustellen. Zudem erfahren sie, dass jede Reaktion mit einem Energieumsatz verbunden ist und diese Reaktionsenergie als Differenz der inneren Energie aufgefasst werden kann. Sie lernen hierbei, zwischen exothermen und endothermen Reaktionen zu unterscheiden.

• Chemie – die Wissenschaft von den Stoffen und deren Umwandlung
• ­vom Stoffgemisch zum Reinstoff, Kenneigenschaften von Reinstoffen
• ­Luft als Stoffgemisch, Sauerstoff als Reinstoff: Verbrennungsreaktionen
• ­chemische Verbindung, chemisches Element
• ­Atome, Moleküle und Ionen als Bausteine der Reinstoffe
• ­chemische Reaktion als Umgruppierung von Teilchen: Erhaltung der Masse, konstante Massenverhältnisse als Hinweis auf konstante Teilchenzahlverhältnisse
• ­chemische Symbol- und Formelsprache, Wertigkeit als Hilfsmittel zum Erstellen von Formeln
• ­Reaktionsenergie als Änderung der inneren Energie, Auftreten unterschiedlicher Energieformen; exotherme und endotherme Reaktion; Erhaltung der Energie [→ Ph 8.1 Energie als Erhaltungsgröße, Ph 8.2 Wärmelehre]
• ­Aktivierung chemischer Reaktionen; Katalyse

C_NTG 8.2 Atombau und gekürztes Periodensystem der Elemente (PSE) (ca. 12 Std.)

Eine Modellvorstellung zum Feinbau des Atomkerns und der Atomhülle hilft den Schülern, den Hintergrund der Elementanordnung im Periodensystem zu verstehen und dieses als Informationsquelle zu nutzen. Einigen alltagsrelevanten Metallen, Nichtmetallen und Halbmetallen aus den Hauptgruppen des PSE begegnen die Schüler in Form elementarer Stoffe. Sie erfahren aber auch, dass Elemente in der Natur häufig gebunden in Salzen und Erzen vorliegen. Die Schüler erkennen die besondere Bedeutung der Valenzelektronen für das Reaktionsverhalten chemischer Elemente. Sie können die Elektronenkonfiguration von Atomen der Hauptgruppenelemente in der Valenzstrich-Schreibweise angeben und durch Vergleich mit der Edelgaskonfiguration die Ladung von Atom-Ionen ermitteln.

Atombau

• ­Kern-Hülle-Modell: Proton, Neutron, Elektron [→ NT 7.1.1 Elektrischer Strom]
• ­Elektronenkonfiguration, Energiestufen, Ionisierungsenergie
• ­Valenzelektronen, Valenzstrich-Schreibweise

Ordnung der Elemente im gekürzten PSE

• ­Elektronenkonfiguration und Ordnung der Elemente
• ­Metalle, Nichtmetalle und Halbmetalle
• ­Ionisierung von Metall- und Nichtmetallatomen: Kation, Anion, Edelgaskonfiguration
• ­Vorstellen alltagsrelevanter Elemente und ihrer Verbindungen

C_NTG 8.3 Salze, Metalle und molekular gebaute Stoffe (ca. 26 Std.)

Die im vorausgehenden Unterricht entwickelte Vorstellung vom Bau der Atome ermöglicht den Schülern ein erstes Verständnis chemischer Bindungen. Einfache Modelle dienen dazu, eine Vielzahl makroskopisch beobachtbarer Phänomene zu erklären. Die Bildung von Salzen durch Reaktionen von Metallen mit Nichtmetallen bietet eine erste Möglichkeit der Annäherung an das Donator-Akzeptor-Konzept. Durch das Experimentieren mit Salzen, Metallen und molekularen Stoffen lernen die Schüler deren charakteristische Eigenschaften kennen.

Salze - Ionenbindung

• Synthese verschiedener Salze aus Metallen und Nichtmetallen
• Eigenschaften: Kristallinität, Sprödigkeit, elektrische Leitfähigkeit in Lösungen und Schmelzen [→ Ph 8.3 Widerstände]
• ­Erklärung der Eigenschaften: Aufbau aus Kationen und Anionen, Ionenbindung, Ionengitter
• ­Bedeutung der Salze in Natur und Technik

Metalle - Metallbindung

• ­Darstellung eines Metalls aus einem Salz
• ­Eigenschaften: elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verformbarkeit
• ­Erklärung der Eigenschaften: Elektronengas-Modell; Metallgitter
• ­Reaktionsverhalten edler und unedler Metalle

Molekular gebaute Stoffe - Elektronenpaarbindung

• Darstellung und Eigenschaften eines Nichtmetalls
• empirische Ableitung einer Molekülformel aus den Volumenverhältnissen bei Gasreaktionen
• Elektronenpaarbindung
• Valenzstrichformel, Einfach- und Mehrfachbindung
• Vielfalt molekular gebauter Stoffe

C_NTG 8.4 Profilbereich am NTG

An ausgewählten Themen können die Schüler im Profilbereich die in C_NTG 8.1 bis 8.3 beschriebenen Inhalte vertiefen. Die Auswahl orientiert sich an den Interessen der Schüler und bietet damit viele Anknüpfungspunkte an persönliche Erfahrungen. Die Vielfalt an experimentellen Untersuchungen fordert ihre Kreativität und macht ihnen die herausragende Bedeutung des Experiments für die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung bewusst. An unterschiedlichen Beispielen erfahren die Schüler die für die Technik charakteristische problemorientierte Vorgehensweise und können diese in einfacher Weise nachvollziehen. Die Erkundung von Betrieben unter geeigneten Aspekten kann den Schülern einen Einblick in die technische Umsetzung chemischer Vorgänge geben.

In Schülerexperimenten, im arbeitsteiligen Gruppenunterricht oder im Projektunterricht arbeiten die Schüler in hohem Maß selbständig und selbstverantwortlich. Das fördert nicht nur die Weiterentwicklung naturwissenschaftlicher Kompetenzen, sondern auch allgemeine Arbeitstechniken wie den Umgang mit Information, die Zusammenarbeit im Team und das Präsentieren der gewonnenen Ergebnisse. Bei der Arbeit im Schülerlabor lernen die Jugendlichen den sachgerechten Umgang mit Chemikalien und Geräten. Dabei sind die Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht zu beachten.

Themenvorschläge

Die aufgeführten Inhalte sind als Anregungen zu verstehen.

Dieser Lehrplanpunkt besitzt Wahlpflichtcharakter. Es handelt sich um einen Vorschlagskanon, aus dem die Lehrkraft auswählen kann. Die Auswahl orientiert sich an den Interessen der Schüler und dient der Vertiefung von Inhalten aus C_NTG 8.1 - C_NTG 8.3.

• „Laborführerschein“:
  sachgerechter Umgang mit Chemikalien und Geräten
• Vielfalt der Stoffe:
  Trennmethoden für Stoffgemische; Identifizierung von Substanzen anhand charakteristischer Eigenschaften; Steckbriefe wichtiger Chemikalien und Reagenzien
• den kleinsten Teilchen auf der Spur:
  Ionenwanderung, Diffusion, Osmose
• angewandte Chemie:
  Kalkbrennen, Kalklöschen; Katalysatoren in Natur und Technologie; Düngemittel; Legierungen
• Energie und Chemie:
  Verbrennung, Explosion, kaltes Licht, einfache galvanische Elemente [→ Ph 8.4 Batterie], Radioaktivität und Kernenergie
• Ästhetik der Chemie:
  chemischer Garten, chromatographische Bilder, Projektionsexperimente
• faszinierende Welt der Kristalle:
  Kristallzüchtung, Kristallwachstum, Kristallstruktur
• Chemie im Haushalt:
  Untersuchung von Lebensmitteln, Baustoffen
• Bau und Anwendung einfacher Messgeräte:
  Osmometer aus Filmdosen, Leitfähigkeitsmessgerät, Leuchtdiodenphotometer [→ Ph 8.4 einfache Messgeräte]
• Chemie der Erde:
  Kalk, Pyrit, Feuerstein
• Metalle und Legierungen in der Geschichte der menschlichen Zivilisation:
  Lötrohrversuche, Rennfeuer, Bau eines Hochofenmodells
• Molekülmodelle:
  Anfertigen von Molekülmodellen, Arbeiten mit Molekülbaukästen, Moleküldarstellung am Computer
• Chemie vor Ort:
  Bäckerei, Brennerei, Brauerei, Salzbergwerk, Saline, Papierfabrik