Lehrplan PLUS

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Chemie 12 (ABU)

gültig ab Schuljahr 2018/19

C 12 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • kennen die Bedeutung der Gefahrstoffkennzeichnung und leiten daraus Maßnahmen zum sicherheitsgerechten Umgang mit Laborchemikalien und deren umweltgerechter Entsorgung ab und setzen diese um.
  • setzen fachgemäße Arbeitstechniken bei der selbständigen, sicherheitsgerechten Durchführung naturwissenschaftlicher Untersuchungen ein. Dabei nehmen sie mithilfe verschiedener Darstellungsformen die Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung der erhobenen Daten selbständig vor.
  • leiten aus alltäglichen und agrar-, bio- und umwelttechnischen Phänomenen chemische Fragestellungen ab, planen hypothesengeleitet qualitative Experimente zu deren Beantwortung und führen diese z. T. durch.
  • erkennen Trends, Strukturen und Beziehungen in erhobenen oder recherchierten Daten und beurteilen deren Aussagekraft.
  • beschreiben beispielhaft den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg und erkennen dabei Grenzen des auf diese Weise generierten Wissens.
  • verwenden Modelle zur Veranschaulichung von Bindungsverhältnissen, Wechselwirkungen und räumlichen Anordnungen in einfachen Molekülen, um die Reaktivität der jeweiligen Teilchen und die zugehörigen Stoffeigenschaften zu erklären. Dabei bewerten sie die Aussagekraft von Modellen.
  • unterscheiden bei der detaillierten Beschreibung chemischer Sachverhalte sicher zwischen Stoff- und Teilchenebene und nutzen die Fach- und Alltagssprache korrekt.
  • nutzen die Symbol- und Formelsprache zur Beschreibung des submikroskopischen Aufbaus von Stoffen aus Atomen, Molekülen und Ionen sowie zur Beschreibung der Teilchenänderungen bei komplexen chemischen Reaktionen sowie zur Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen Teilchen und den daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften.
  • stellen Teil- und Gesamtgleichungen auf, um einfache chemische Reaktionen (z. B. Salzbildungsreaktionen) zu beschreiben.
  • beschreiben für Laborversuche und ausgewählte agrar-, bio- und umwelttechnische Anlagen Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflussung chemischer Reaktionen durch Variation von Reaktionsbedingungen.
  • beschreiben Zusammenhänge bei chemischen Reaktionen quantitativ mithilfe mathematischer Gesetzmäßigkeiten und nutzen diese, um Vorhersagen zum Verlauf von Reaktionen zu treffen.
  • beschaffen sich Quellen selbständig und überführen fachspezifische Informationen in eine sach-, adressaten-, und situationsgerechte Darstellungsform.
  • erkennen die ethische Relevanz in lebensweltbezogenen chemischen Sachverhalten und bewerten diese im Rahmen eines Entscheidungsfindungsprozesses hinsichtlich weiterer Aspekte, z. B. ökologische, ressourcenschonende, wirtschaftliche.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Gefahrstoffkennzeichnung gemäß aktueller Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen, Entsorgung, Laborregeln und Sicherheitsunterweisung; Sicherheitsvorschriften
  • fachgemäße Arbeitstechniken, u. a. Verwendung von Molekülbaukästen, ggf. Verwendung von Programmen zur Moleküldarstellung, Elektrolyse einer wässrigen Salzlösung
  • naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg (Fragestellung, Hypothese, Experiment planen und durchführen, Datenauswertung und -interpretation), u. a. Finden und Bewerten von möglichen Fehlerquellen, z. B. falsche Fragestellung, falsches Untersuchungsdesign
  • Anfertigen und Auswerten verschiedener Darstellungsformen (z. B. Tabellen, Diagramme, Mindmaps); Sach-, Adressaten- und Situationsbezug (Perspektivwechsel, Vorteile von Darstellungsformen); mesomere Grenzformeln; Bezeichnung von Messgröße, Größensymbol und Einheit; mathematische Beziehungen zwischen Größen
  • Eigenschaften, Grenzen und Erweiterung von materiellen und ideellen Modellen: u. a. Elektronendichteverteilung
  • Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflussung chemischer Reaktionen: Prinzip der Variablenkontrolle (z. B. offenes oder geschlossenes System), Wahl der Reaktionsbedingungen, z. B. RGT-Regel
  • Gesetzmäßigkeiten: Maxwell-Boltzmann-Verteilung, Massenwirkungsgesetz
  • Reaktionsschema, Reaktionsgleichung, Reaktionsmechanismus, Nomenklatur, Symbol- und Formelsprache: Summenformel, Valenzstrichformel, Keilstrichformel, Halbstrukturformel, Skelettformel; Darstellung von Ladungen (Partialladung, Formalladung, Ionenladung), Teilgleichungen
  • Entscheidungsfindung als systematischer und begründeter Prozess, u. a. nachhaltige Entwicklung (zukünftige Energieversorgung, erneuerbare Energien, Effizienz bei der Rohstoff- und Energiebereitstellung, ggf. weitere Themen)

C 12 Lernbereich 2: Aufbau des Periodensystems (ca. 6 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • entnehmen dem Periodensystem Daten von Atomen und verwenden Informationen aus dem Periodensystem, um den Feinbau des Atomkerns und der Atomhülle zu erklären.
  • nutzen das Energiestufenmodell und das Orbitalmodell, um die Verteilung der Elektronen in der Atomhülle sowie den Aufbau des Periodensystems zu beschreiben.
  • entnehmen aus dem Periodensystem die Valenzelektronenzahl von Hauptgruppen-Atomen und ermitteln durch Vergleich der Valenzelektronenzahl mit der Edelgaskonfiguration die Ladung von Atom-Ionen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • chemische Elemente: Elementsymbol, Kernladungszahl, Nukleonenzahl, Isotope
  • Elementarteilchen: Protonen, Neutronen, Elektronen
  • Energiestufenmodell
  • Besetzung von Orbitalen in Atomen aus verschiedenen Gruppen des Periodensystems unter Beachtung von Energieprinzip, Pauli-Prinzip und Hund’scher Regel in der Kästchenschreibweise
  • Elektronenkonfiguration, Edelgaskonfiguration

C 12 Lernbereich 3: Salze und Ionenbindung (ca. 14 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • stellen einfache Reaktionsgleichungen auf, indem sie Wortgleichungen in die chemische Schreibweise übertragen und die Reaktionsgleichungen stöchiometrisch richtigstellen.
  • beschreiben die Umwandlung von Stoffen sowie den zugehörigen Energieumsatz als Kennzeichen chemischer Reaktionen und grenzen chemische Reaktionen dadurch von physikalischen Vorgängen ab.
  • führen eine Salzbildungsreaktion durch und erläutern die bei der Salzbildung aus den Elementen beobachteten Veränderungen.
  • leiten aus dem gekürzten Periodensystem Informationen ab, um die Zusammensetzung von Salzen zu beschreiben. Sie erklären das Bilden und Entladen von Ionen mithilfe des Donator-Akzeptor-Konzepts.
  • formulieren einfache Redoxreaktionen mit Teilgleichungen und Gesamtgleichung für verschiedene Salzbildungsreaktionen aus den Elementen und für die Elektrolyse verschiedener wässriger Salzlösungen, um die Elektronenabgabe und Elektronenaufnahme zu verdeutlichen.
  • leiten die Reversibilität der Redoxreaktionen durch den Vergleich von erzwungenen Redoxreaktionen und freiwillig ablaufenden Redoxreaktionen ab, um das Be- und Entladen eines Akkus im Alltag zu verstehen.
  • bilden die Verhältnisformel von Salzen mithilfe der Ionenladung von Atom-Ionen und vorgegebenen Molekül-Ionen und leiten aus der Verhältnisformel das Zahlenverhältnis und die Ladung der enthaltenen Ionen ab.
  • begründen die Bildung von Ionengittern bei festen Salzen mit Anziehungskräften zwischen unterschiedlich geladenen Ionen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Darstellen von Elementen und chemischen Verbindungen in Formelschreibweise
  • Stoffumwandlung in chemischen Reaktionen, Aufstellen und Ausgleichen von Reaktionsgleichungen, exotherme und endotherme Reaktion, Energiediagramme
  • Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion als Elektronenübergangsreaktionen nach dem Donator-Akzeptor-Prinzip
  • Reduktionsmittel als Elektronendonator, Oxidationsmittel als Elektronenakzeptor
  • Salzbildungsreaktionen und Verhältnisformeln von Salzen mit Hauptgruppen- und Nebengruppen-Elementen
  • Schülerexperiment, z. B. Magnesiumoxid-Synthese, Eisen(II)-sulfid-Synthese
  • Molekül-Ionen: Ammonium, Hydroxid, Nitrat, Carbonat, Sulfat, Phosphat
  • Schülerexperiment, Elektrolyse einer wässrigen Salzlösung (Microscaleexperiment)
  • Ionengitter und Ionenbindung

C 12 Lernbereich 4: Molekulare Stoffe und Elektronenpaarbindung (ca. 14 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erklären die Bildung von Molekülen aus Nichtmetallatomen mit dem Erreichen der Edelgaskonfiguration durch gemeinsam genutzte Valenzelektronen.
  • erstellen auf Basis der Gesamtvalenzelektronenzahl unter Einhaltung der Edelgasregel Valenzstrichformeln von anorganischen und organischen Molekülen bzw. Molekül-Ionen.
  • benennen anorganische Moleküle, Kohlenwasserstoffe und Alkohole, indem sie die Nomenklaturregeln anwenden.
  • leiten aus der Valenzstrichformel unter Anwendung des Elekronenpaarabstoßungsmodells den räumlichen Bau ausgewählter Moleküle und Molekül-Ionen ab und visualisieren diesen in Form von Strukturformeln.
  • verwenden die Modellvorstellung der Elektronegativität zur Erklärung der Bindungspolaritäten, leiten aus den Bindungspolaritäten und der Molekülgeometrie die Molekülpolarität ab und visualisieren diese in Form von Partialladungen an der Strukturformel.
  • vergleichen physikalische Eigenschaften molekularer Stoffe, erklären Unterschiede mithilfe ihrer Teilchenstruktur und den auftretenden zwischenmolekularen Wechselwirkungen und beurteilen dadurch die Eignung ausgewählter Stoffe (z. B. Wasser, langkettige Alkane) als Lösungsmittel.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Elektronenpaarbindung: Einfach- und Mehrfachbindung
  • Valenzstrichformel: bindende und nichtbindende Elektronenpaare, Formalladung und Gesamtladung, mesomere Grenzformeln, z. B. Schwefeltrioxid
  • Benennen von anorganischen Molekülen
  • Alkane, Alkene und Alkine: Nomenklatur nach IUPAC
  • Alkohole: Nomenklatur nach IUPAC, funktionelle Gruppe
  • Elektronenpaarabstoßungsmodell: räumlicher Bau von Molekülen (linear, gewinkelt, trigonal-planar, tetraedrisch, trigonal-pyramidal), Bindungswinkel
  • Bindungspolarität: Elektronegativität, Elektronegativitätsdifferenz, Partialladung, polare und unpolare Elektronenpaarbindung
  • Molekülpolarität: Ablenkung eines Wasserstrahls als Versuch
  • Wechselwirkungen zwischen Molekülen: London-Wechselwirkungen (Van-der-Waals-Wechselwirkungen), Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Wasserstoffbrücken
  • physikalische Eigenschaften von molekularen Stoffen: Siedetemperatur, Löslichkeit, Viskosität
  • Schülerexperiment, z. B. Destillation Ethanol/Wasser-Gemisch (Microscaleexperiment), wechselseitige Löslichkeit von Alkoholen verschiedener Kettenlänge

C 12 Lernbereich 5: Säure-Base-Reaktionen (ca. 16 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • charakterisieren verschiedene saure und basische Lösungen anhand ihrer Stoffeigenschaften.
  • beurteilen die Säure-Base-Eigenschaften verschiedener Lösungen mithilfe von Indikatoren und verwenden die pH-Skala als einfaches Hilfsmittel zur quantitativen Angabe des sauren, neutralen oder basischen Charakters von Lösungen.
  • nutzen das Brönsted-Konzept zur Einteilung und Beschreibung der Eigenschaften von Säuren und Basen auf der Teilchenebene.
  • identifizieren die strukturellen Voraussetzungen für die Eignung eines Teilchens als Säure bzw. Base, indem sie Valenzstrichformeln analysieren.
  • stellen experimentell saure und basische Lösungen als Produkte der Reaktion von Säuren und Basen mit Wasser dar und grenzen die Begriffe Säure und Base gezielt von den Begriffen saure Lösung und basische Lösung ab.
  • leiten die Reversibilität von Protonenübergängen aus experimentellen Beobachtungen ab und kennzeichnen korrespondierende Säure-Base-Paare in Reaktionsgleichungen.
  • führen einfache Neutralisationsreaktionen durch, um saure und basische Lösungen fachgerecht zu entsorgen und beschreiben diese auf der Teilchenebene.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Beispiele und Bedeutung saurer und basischer Lösungen in Alltag, Natur und Technik (Salzsäure, Salpetersäure, Kohlensäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Ameisensäure, Essigsäure, Ammoniakwasser, Natronlauge, Seifenlauge)
  • Stoffeigenschaften saurer und basischer Lösungen (Geschmack, elektrische Leitfähigkeit, ätzende Eigenschaften, Reaktivität mit unedlen Metallen, Farbveränderung von Indikatoren)
  • Schülerexperimente zur Ermittlung des sauren, neutralen oder basischen Charakters verschiedener Lösungen (auch aus dem Alltag) mit natürlichen Indikatoren (z. B. Schwarztee, Rotkohl) und Universalindikator (keine Verwendung des pH-Werts als Maß für die Konzentration an Oxonium-Ionen)
  • pH-Skala zur Einschätzung des Charakters einer Lösung (stark sauer, schwach sauer, neutral, schwach basisch, stark basisch; keine quantitativen Zusammenhänge)
  • Säureteilchen als Protonendonatoren und Basenteilchen als Protonenakzeptoren
  • Reaktionsgleichungen zur Beschreibung von Protonenübergängen
  • Teilcheneigenschaften von Säuren und Basen (polare Elektronenpaarbindungen, acide Wasserstoff-Atome, freie Elektronenpaare, Teilchenladung)
  • Säure und saure Lösung, Base und basische Lösung, Oxonium- und Hydroxid-Ionen als charakteristische Bestandteile saurer und basischer Lösungen, Wasser als Ampholyt
  • Microscale-Schülerexperimente zur Unterscheidung der Begriffe Säure und Base von den Begriffen saure Lösung und basische Lösung (z. B. Springbrunnenversuche)
  • Protonenübergang als reversible Reaktion (z. B. Synthese und Thermolyse von Ammoniumchlorid), korrespondierende Säure-Base-Paare
  • Neutralisation als Protonentransfer von Oxonium- auf Hydroxid-Ionen, Äquivalenzpunkt (u. a. Schwefelsäure mit Natronlauge)

C 12 Lernbereich 6: Funktionelle Gruppen und Reaktionsmechanismen der organischen Chemie (ca. 18 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • benennen organische Moleküle mit funktionellen Gruppen, indem sie die Nomenklaturregeln anwenden, beschreiben deren Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten und unterscheiden sie von denen der zugrunde liegenden Kohlenwasserstoffe.
  • vergleichen experimentell die Eignung verschiedener Stoffe als Lösungsmittel für organische Substanzen und begründen Unterschiede mithilfe der Molekülstruktur und den auftretenden zwischenmolekularen Wechselwirkungen.
  • beurteilen die Bedeutung von Erdöl und Erdölprodukten in verschiedenen Einsatzbereichen in Alltag und Technik und schätzen die Konsequenzen des Einsatzes für die Umwelt ab.
  • leiten aus experimentellen Beobachtungen die Bildung von Estern aus Alkoholen und Carbonsäuren ab und begründen die Stoffeigenschaften ausgewählter Ester mithilfe zwischenmolekularer Wechselwirkungen.
  • wenden das Prinzip der Reversibilität chemischer Reaktionen bei Estern an, um Alltagsbeobachtungen zu erklären.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • funktionelle Gruppen: Hydroxy-, Carbonyl-, Carboxy-, Ester-, Aminogruppe
  • Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester, Amine (Nomenklatur nach IUPAC)
  • Versuche zu wichtigen Lösungsmitteln: Wasser, Benzin, Ethanol; hydrophil, hydrophob, amphiphil
  • Erdölverarbeitung: fraktionierte Destillation, Cracken, Reformieren
  • Einsatzbereiche von Erdölprodukten, z. B. Kraftstoff, Schmierstoff
  • Umweltaspekte der Erdölprodukte, z. B. CO2-Ausstoß bei der Benzinverbrennung
  • säurekatalysierte Esterkondensation und baseninduzierte Esterhydrolyse, z. B. Verseifung

C 12 Lernbereich 7: Reaktionsgeschwindigkeit und chemisches Gleichgewicht (ca. 16 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • rechnen mit Größengleichungen die Masse eines Stoffes und das Volumen eines Gases in die Stoffmenge um und ermitteln für gelöste Stoffe die Stoffmengenkonzentration.
  • beschreiben die Reaktionsgeschwindigkeit als Änderung der Stoffmenge pro Zeiteinheit und bestimmen Reaktionsgeschwindigkeiten aus Diagrammen, z. B. Zeit-Konzentrations-Diagrammen.
  • erklären anhand von Schülerexperimenten die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von den Reaktionsbedingungen.
  • charakterisieren auch anhand von Modellen chemische Gleichgewichte auf der Stoff- und Teilchenebene, um den statischen Zustand auf der Stoffebene vom dynamischen Zustand auf der Teilchenebene abzugrenzen.
  • wenden das Donator-Akzeptor-Konzept und das Gleichgewichtskonzept auf Säure-Base-Reaktionen an und leiten mithilfe des Massenwirkungsgesetzes die Formeln zur Berechnung von Säure- und Basenkonstanten her.
  • beurteilen die ätzende Wirkung von Alltagsprodukten, indem sie Säure- bzw. Basenkonstanten vergleichen und Zusammenhänge zwischen der Säure-/Basenstärke und der Oxonium-/Hydroxid-Ionenkonzentration einer sauren/basischen Lösung beschreiben.
  • begründen mit dem Ionenprodukt des Wassers den pH-Wert und pOH-Wert einer neutralen Lösung und berechnen pH-Werte saurer und basischer Lösungen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Quantität von Stoffportionen (Masse, Volumen, Teilchenzahl, Stoffmenge, Stoffmengenkonzentration), Umrechnungsgrößen (Avogadro-Konstante, molare Masse, molares Volumen)
  • zeitlicher Verlauf chemischer Reaktionen: Ermittlung über Volumen-, Massen- oder Stoffmengenkonzentrationsänderungen; mittlere Reaktionsgeschwindigkeit, z. B. Reaktion eines unedlen Metalls mit einer sauren Lösung
  • Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von Stoffmengenkonzentration, Zerteilungsgrad, Druck, Temperatur und Katalysator
  • Stoßtheorie: Orientierung, Geschwindigkeit und Anzahl der Teilchen, Maxwell-Boltzmann-Verteilung, Mindestenergie, Aktivierungsenergie
  • reversible Reaktion und chemisches Gleichgewicht als dynamisches Gleichgewicht, z. B. Esterkondensation und Esterhydrolyse; geschlossenes System, Reaktionsgeschwindigkeit v = 0 (statischer Zustand), gleiche Geschwindigkeit der Hin- und Rückreaktion (dynamischer Zustand); Modelle zur Einstellung des chemischen Gleichgewichts, z. B. Computersimulationen
  • Massenwirkungsgesetz, Gleichgewichtskonstante KC, Aussagen zur Gleichgewichtslage
  • Säurekonstante KS, Basenkonstante KB, Säurestärke, Basenstärke, Bedeutung bei Alltagsprodukten, z. B. Nahrungsmittel, Entkalker, Reinigungsmittel
  • Ionenprodukt des Wassers; pH-Wert und pOH-Wert; Näherungsformeln zur Berechnung des pH-Wertes und pOH-Wertes von wässrigen Lösungen starker und schwacher Säuren und Basen