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Aspekte der Chemie 12 (erweiterndes Wahlpflichtfach G, W, IW)

gültig ab Schuljahr 2018/19

C 12 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten
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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 chemische Fragestellungen ab, planen hypothesengeleitet qualitative 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 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 Kontra-Argumente finden und vergleichen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Gefahrstoffkennzeichnung gemäß aktueller Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen, Entsorgung, Laborregeln und Sicherheitsunterweisung
  • fachgemäße Arbeitstechniken, u. a. Verwendung von Molekülbaukästen, ggf. Verwendung von Programmen zur Moleküldarstellung, Salzbildungsreaktionen
  • 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. Nutzung 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), Darstellung von Ladungen (Partialladung, Formalladung, Ionenladung), Teilgleichungen
  • Anfertigen und Auswerten verschiedener Darstellungsformen (z. B. Tabellen, Diagramme); Sach-, Adressaten- und Situationsbezug (Perspektivwechsel, Vorteile von Darstellungsformen); Energiestufenmodell

C 12 Lernbereich 2: Aufbau des Periodensystems (ca. 8 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, Atom-Ionen

C 12 Lernbereich 3: Salze und Ionenbindung (ca. 16 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, um die Elektronenabgabe und Elektronenaufnahme zu verdeutlichen.
  • 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
  • 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. 16 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 und erklären Unterschiede mithilfe ihrer Teilchenstruktur und den zwischenmolekularen Wechselwirkungen.
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
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

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 und erörtern die Bedeutung von sauren und basischen Lösungen in Alltag, Natur und Technik.
  • 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 (u. a. Schwefelsäure mit Natronlauge)