gültig ab Schuljahr 2018/19
Fachlehrplan Chemie 12 (T) Berufsoberschule, Chemie, Jahrgangsstufe 12
C12 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten
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 technischen 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 technische Anlagen Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflussung chemischer Reaktionen durch Variation von Reaktionsbedingungen.
- 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., Ursachen für Mess- und Verfahrensfehler, z. B. Ungenauigkeiten der Messgeräte, beim Ablesen oder durch den Versuchsaufbau
- Anfertigung und Auswertung verschiedener Darstellungsformen (z. B. Tabellen, Diagramme, Mindmaps); Sach-, Adressaten- und Situationsbezug (Perspektivwechsel, Vorteile von Darstellungsformen); mesomere Grenzformeln
- Eigenschaften, Grenzen und Erweiterung von materiellen und ideellen Modellen, u. a. Elektronendichteverteilung
- 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)
C12 Lernbereich 2: Aufbau des Periodensystems
ca. 6 Std.
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
C12 Lernbereich 3: Salze und Ionenbindung
ca. 12 Std.
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 die Salzbildungsreaktion aus den Elementen 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
C12 Lernbereich 4: Molekulare Stoffe und Elektronenpaarbindung
ca. 12 Std.
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. Grafit, langkettige Alkane) als Schmiermittel.
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
C12 Lernbereich 5: Säure-Base-Reaktionen
ca. 14 Std.
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.
- 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
- Neutralisation als Protonentransfer von Oxonium- auf Hydroxid-Ionen, Äquivalenzpunkt (u. a. Schwefelsäure mit Natronlauge)
C12 Lernbereich 6: Funktionelle Gruppen und Reaktionsmechanismen der organischen Chemie
ca. 12 Std.
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- ordnen organische Moleküle mit funktionellen Gruppen den jeweiligen Stoffklassen zu, beschreiben deren Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten und unterscheiden sie von denen der zugrunde liegenden Kohlenwasserstoffe.
- benennen Moleküle mit funktionellen Gruppen, indem sie die Nomenklaturregeln anwenden.
- 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.
Inhalte zu den Kompetenzen:
- funktionelle Gruppen: Hydroxy-, Carbonyl-, Carboxy-, Estergruppe
- Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester: Nomenklatur nach IUPAC
- wichtige Lösungsmittel: Wasser, Benzin, Ethanol; hydrophil, hydrophob, amphiphil
- Erdölprodukte: Einsatzbereiche von Kohlenwasserstoffen (Schmierstoff, Lösemittel), Umweltaspekte
- säurekatalysierte Esterkondensation