gültig ab Schuljahr 2017/18
Fachlehrplan Chemie 11 (ABU) Fachoberschule, Chemie, Jahrgangsstufe 11
C11 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- recherchieren die Bedeutung der Gefahrstoffkennzeichnung und leiten daraus Maßnahmen zum sicherheitsgerechten Umgang mit Haushalts- und ausgewählten Laborchemikalien und deren umweltgerechter Entsorgung ab und setzen diese um.
- setzen grundlegende naturwissenschaftliche Arbeitstechniken bei der Durchführung einfacher selbst geplanter oder angeleiteter Experimente ein. Dabei nehmen sie mithilfe verschiedener Darstellungsformen zunächst angeleitet und im Jahresverlauf zunehmend selbständig die Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung der erhobenen Daten vor.
- leiten aus einfach strukturierten Phänomenen des Alltags und der Agrar-, Bio- und Umwelttechnik chemische Fragestellungen ab, planen hypothesengeleitet qualitative und quantitative Experimente zu deren Beantwortung und führen diese z. T. durch.
- interpretieren erhobene oder recherchierte Daten unter Einbezug möglicher Fehlerquellen, setzen die Daten zu den Eingangshypothesen in Beziehung und leiten anschließend Trends und Beziehungen ab.
- beschreiben beispielhaft den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg und erkennen dabei Grenzen des auf diese Weise generierten Wissens.
- verwenden Modelle zur Veranschaulichung und Erklärung von Aufbau, Eigenschaften und Reaktionen von Stoffen sowie der Wechselwirkungen der Teilchen untereinander. Dabei beurteilen sie die Eignung verschiedener Modelle und erkennen deren Eigenschaften sowie Aussagekraft und Grenzen.
- unterscheiden bei der exakten Beschreibung chemischer Zusammenhänge sicher zwischen der Stoff- und Teilchenebene und verwenden die Fach- und Alltagssprache korrekt, wobei sie auch Ungenauigkeiten in der Alltagssprache identifizieren.
- nutzen die Symbol- und Formelsprache zur Beschreibung des submikroskopischen Aufbaus von Stoffen aus Atomen, Molekülen und Ionen, zur Beschreibung der Veränderungen bei 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.
- unterscheiden zwischen alltags- sowie fachsprachlichen Texten und Bildern und verarbeiten unterschiedliche Quellen zur Beantwortung chemischer Fragestellungen adressaten- und situationsgerecht.
- bewerten selbständig chemische Sachverhalte, indem sie Pro- und Contra- Argumente finden und vergleichen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
- Gefahrstoffkennzeichnung gemäß aktueller Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen, Entsorgung, Laborregeln und Sicherheitsunterweisung
- fachgemäße Arbeitstechniken, u. a. Herstellen von Maßlösungen, Aufbau von Apparaturen nach Anleitung, Verwendung von Molekülbaukästen, ggf. Verwendung von Programmen zur Moleküldarstellung
- 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
- Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens, u. a. Nutzen vielfältiger Methoden zur Erkenntnisgewinnung
- Eigenschaften, Grenzen und Erweiterung von materiellen und ideellen Modellen, u. a. Elektronendichteverteilung
- Reaktionsschema, Reaktionsgleichung, Nomenklatur, Symbol- und Formelsprache, u. a. Formeldarstellung bei organischen sauerstoffatomhaltigen Molekülen (Summenformel, Valenzstrichformel, Keilstrichformel, Skelettformel), Darstellen von Ladungen (Partialladung, Formalladung, Ionenladung), Teilgleichungen
- Anfertigen und Auswerten verschiedener Darstellungsformen (z. B. Tabellen, Diagramme); Sach-, Adressaten- und Situationsbezug (Perspektivwechsel, Vorteile von Darstellungsformen), Bezeichnung von Messgröße, Größensymbol und Einheit; mathematische Beziehungen zwischen Größen
C11 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, Atom-Ionen
C11 Lernbereich 3: Salze und Ionenbindung
ca. 14 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.
- formulieren einfache Redoxreaktionen mit Teilgleichungen und Gesamtgleichung für verschiedene Salzbildungsreaktionen aus den Elementen, um die Elektronenabgabe und Elektronenaufnahme zu verdeutlichen.
- 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.
- vergleichen freiwillig ablaufende Redoxreaktionen und erzwungene Redoxreaktionen (Elektrolyse), um die Reversibilität dieser Reaktionen abzuleiten.
- 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
- Molekül-Ionen: Ammonium, Hydroxid, Nitrat, Carbonat, Sulfat, Phosphat
- Elektrolyse
- Ionengitter und Ionenbindung
C11 Lernbereich 4: Molekulare Stoffe und Elektronenpaarbindung
ca. 14 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. 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
C11 Lernbereich 5: Stöchiometrie
ca. 6 Std.
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- stellen mathematische Zusammenhänge zwischen ausgewählten chemischen Größen her und lösen damit Aufgabenstellungen alltäglicher und agrar-, bio- und umwelttechnischer Phänomene rechnerisch anhand einfacher stöchiometrischer Formeln.
- leiten Stoffmengenverhältnisse aus Reaktionsgleichungen ab und nutzen diese, um mithilfe einheitlich strukturierter stöchiometrischer Berechnungen quantitative Zusammenhänge bei chemischen Reaktionen darzustellen.
- beurteilen quantitative Aspekte alltäglicher oder agrar-, bio- und umwelttechnischer Prozesse in Bezug auf nachhaltiges, ressourcen- und umweltschonendes Handeln.
Inhalte zu den Kompetenzen:
- chemische Größen (n, M, N, NA, Vm) und ihre Zusammenhänge über einfache stöchiometrische Formeln, Satz von Avogadro
- Stoffmengenverhältnis
- quantitative Aspekte agrar-, bio- und umwelttechnischer (z. B. Dünger oder Abwasserreinigung) und alltäglicher (z. B. Kraftstoffverbrauch) Phänomene
C11 Lernbereich 6: Säure-Base-Reaktionen
ca. 16 Std.
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- charakterisieren verschiedene saure und basische Lösungen anhand ihrer Stoffeigenschaften und erörtern die Bedeutung von sauren und basischen Lösungen in Alltag, Natur und Technik.
- 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.
- beschreiben saure und basische Lösungen als Produkte der Reaktion von Säuren und Basen mit Wasser 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.
- charakterisieren Reaktionen zwischen sauren und basischen Lösungen als Neutralisationsreaktionen 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)
- pH-Skala zur Einschätzung des Charakters einer Lösung (stark sauer, schwach sauer, neutral, schwach basisch, stark basisch; keine quantitativen Zusammenhänge)
- Säureteilchen als Protonendonatoren und Baseteilchen als Protonenakzeptoren
- Reaktionsgleichungen zur Beschreibung von Protonenübergängen
- Teilcheneigenschaften von Säuren und Basen (polare Elektronenpaarbindungen, acide H-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
- Protonenübergang als reversible Reaktion (z. B. Synthese und Thermolyse von Ammoniumchlorid), korrespondierende Säure-Base-Paare
- Neutralisation als Protonentransfer von Oxonium- auf Hydroxid-Ionen
C11 Lernbereich 7: Chemisches Praktikum
Die im Chemischen Praktikum anzubahnenden Kompetenzen sind fachlich eng mit den Lernbereichen 1–6 verzahnt. Die dem Chemischen Praktikum zuzuordnenden Unterrichtsstunden sind daher in den ausgewiesenen Zeitrichtwerten der Lernbereiche 1–6 bereits eingerechnet.
Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- beachten die Sicherheitsbestimmungen in den Fachräumen gemäß § 14 GefStoffV, um beim Umgang mit Chemikalien und Laborgeräten sicher zu arbeiten.
- bauen selbständig vorgegebene Versuchsapparaturen auf und nutzen dabei Informationen über die Bezeichnung und den Umgang mit Laborgeräten.
- bestimmen mithilfe des Ölfleckversuchs experimentell die Avogadrokonstante, um den Begriff der Stoffmenge zu veranschaulichen.
- dokumentieren die bei der Salzbildung aus den Elementen beobachteten stofflichen und energetischen Veränderungen und erklären diese auf der Teilchenebene durch die Entstehung von Atom-Ionen.
- weisen experimentell u. a. durch Fällungsreaktionen und Flammenfärbung einzelne Ionen nach, um die Ionen in Wasser oder im Boden zu bestimmen.
- führen die Elektrolyse wässriger Salzlösungen durch, beschreiben die dabei auftretenden Elektronenübergänge und übertragen das vorliegende Prinzip auf elektrochemische Vorgänge im Alltag, z. B. Laden und Entladen eines Akkus.
- ermitteln experimentell Eigenschaften von Ionenverbindungen, um den Einsatz verschiedener Salze als Werkstoffe im Alltag zu beurteilen.
- führen selbständig Experimente zur Destillation von Ethanol-Wasser-Gemischen durch und interpretieren die Ergebnisse unter Zuhilfenahme ihres Wissens über zwischenmolekulare Wechselwirkungen.
- untersuchen experimentell die wechselseitige Löslichkeit von Stoffen, die aus Teilchen mit unterschiedlicher Polarität aufgebaut sind, und erklären damit Löslichkeitseffekte im Alltag.
- bauen Modelle zur dreidimensionalen Darstellung von Molekülen und nutzen Computerprogramme, um den räumlichen Bau von Molekülen zu simulieren.
- beurteilen die Säure-Base-Eigenschaften verschiedener Lösungen mithilfe von Indikatoren.
- stellen experimentell saure und basische Lösungen als Produkte der Reaktion von Säuren und Basen mit Wasser dar und grenzen dabei die Begriffe Säure und Base gezielt von den Begriffen saure Lösung und basische Lösung ab.
- stellen saure und basische Lösungen mit zuvor berechneten Stoffmengenkonzentrationen experimentell her.
- wenden die Neutralisationstitration zur umweltgerechten Entsorgung von sauren und basischen Lösungen an.
Inhalte zu den Kompetenzen:
- Sicherheitsvorschriften: Gefahren für Mensch und Umwelt, Schutzmaßnahmen und Verhaltensregeln beim Experimentieren sowie im Gefahrfall
- Laborgeräte
- Ölfleckversuch
- Salzbildungsreaktionen aus den Elementen
- Nachweisreaktionen, u. a. Fällungsreaktionen, Flammenfärbung
- Elektrolyse von wässrigen Salzlösungen, z. B. Zink(II)-iodid-Lösung
- Eigenschaften von Salzen: Sprödigkeit, unterschiedliche Löslichkeit, Kristallisation, elektrische Leitfähigkeit von Lösungen und Schmelzen, hohe Schmelztemperatur
- Destillation von Ethanol-Wasser-Gemischen
- Experimente zur wechselseitigen Löslichkeit verschiedener Stoffe, z. B. Löslichkeit von Kohlenwasserstoffen in Wasser, wechselseitige Löslichkeit von Alkoholen verschiedener Kettenlänge
- Molekülmodelle, Darstellung von Molekülen mithilfe von Computerprogrammen
- Ermittlung des sauren, neutralen oder basischen Charakters verschiedener Lösungen (auch aus dem Alltag) mit natürlichen Indikatoren (z. B. Schwarztee, Rotkohl) und Universalindikator (noch keine Verwendung des pH-Werts als Maß für die Konzentration an Oxonium-Ionen)
- Versuche zur Unterscheidung der Begriffe Säure und Base von den Begriffen saure Lösung und basische Lösung, z. B. Springbrunnenversuche
- Stoffmengenkonzentration, Herstellen von Maßlösungen
- Titration starker Säuren und Basen (u. a. Schwefelsäure mit Natronlauge), Äquivalenzpunkt