Kompetenzerwartungen
Die Schülerinnen und Schüler ...
- setzen Nachweisreaktionen und fachgemäße Arbeitstechniken bei der selbständigen, sicherheitsgerechten Durchführung qualitativer und quantitativer naturwissenschaftlicher Untersuchungen ein.
- stellen theoriebasiert zu chemischen Fragestellungen Hypothesen auf und planen ausgehend von diesen überwiegend selbständig naturwissenschaftliche Untersuchungen.
- beurteilen die Validität von erhobenen oder recherchierten Daten, benennen mögliche Ursachen für Messfehler und optimieren davon ausgehend das Untersuchungsdesign.
- bereiten erhobene oder recherchierte Daten für die Auswertung auf, finden in diesen Daten Trends, Strukturen und Beziehungen und verifizieren bzw. falsifizieren die zugrunde liegende Hypothese.
- beschreiben für Laborversuche und ausgewählte technische Anlagen Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflussung chemischer Reaktionen durch Variation von Reaktionsbedingungen.
- nutzen tabellierte Daten zur Vorhersage von Reaktivitäten chemischer Systeme im Hinblick auf stoffliche und energetische Änderungen.
- beschreiben Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge auch mathematisch und treffen auf der Grundlage von mathematischen Gesetzmäßigkeiten Vorhersagen zum Ablauf chemischer Reaktionen.
- verwenden Modelle zur Veranschaulichung von Bindungsverhältnissen in komplexen organischen Molekülen (z. B. Farbstoffmoleküle), um die Reaktivität der jeweiligen Teilchen und die zugehörigen Stoffeigenschaften zu erklären.
- bewerten die Aussagekraft von Modellen und begründen die Auswahl eines Modells zur Erklärung des vorliegenden Sachverhalts.
- erklären die Beeinflussung der Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens durch soziale, kulturelle und technologische Aspekte.
- formulieren Reaktionsmechanismen, um den zeitlichen Verlauf chemischer Reaktionen darzustellen.
- überführen zur Bearbeitung chemischer Problemstellungen Sachverhalte in eine sach-, adressaten- und situationsgerechte Darstellungsform und reflektieren die Verwendung dieser Darstellungsform.
- reflektieren sozio-ökonomische und ökologische Auswirkungen chemisch-technischer Entwicklungen und bewerten diese im Hinblick auf eine nachhaltige Entwicklung.
- schätzen auch selbständig beschaffte Quellen im Hinblick auf ihre Eignung ein und nutzen sie, um Sachverhalte zu bewerten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
- Nachweisreaktionen und fachgemäße Arbeitstechniken: u. a. Kalorimetrie, Spannungs- und Stromstärkemessung
- naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg (Fragestellung, Hypothese, Experiment planen und durchführen, Datenauswertung und –interpretation): u. a. Sicherheitsvorschriften, Ursachen für Mess- und Verfahrensfehler (z. B. Ungenauigkeiten der Messgeräte, beim Ablesen oder durch den Versuchsaufbau)
- Anfertigung und Auswertung verschiedener Darstellungsformen, Wechsel der Darstellungsform: u. a. Steigungsdreieck, Interpolation von Messwerten; Sach-, Adressaten- und Situationsbezug (Perspektivwechsel, Vorteile von Darstellungsformen)
- Möglichkeiten und Grenzen der Beeinflussung chemischer Reaktionen: Prinzip der Variablenkontrolle (z. B. offenes oder geschlossenes System), Prinzip von Le Chatelier, Wahl der Reaktionsbedingungen (z. B. RGT-Regel)
- tabellierte Daten: Bezugspunkte, Standardbedingungen
- Ursache-Wirkungs-Zusammenhänge: Gibbs-Helmholtz-Gleichung, Massenwirkungsgesetz, Maxwell-Boltzmann-Verteilung
- Eigenschaften, Aussagekraft, Grenzen und Erweiterung von materiellen und ideellen Modellen: u. a. mesomere Grenzstrukturformeln, Energiestufenschema, Elektronendichteverteilung, Elektronendichteoberfläche
- Reaktionsschema, Nomenklatur, Symbol- und Formelsprache: u. a. Darstellung von Reaktionsmechanismen mit Elektronenpfeilen
- Entwicklung und Eigenschaften naturwissenschaftlichen Wissens: u. a. Grundlagenforschung, angewandte Forschung, Verwendung von Produkten und Techniken, Diskurs in der Gesellschaft
- Quelle: v. a. populär- und fachwissenschaftliche Literatur
- Entscheidungsfindung als systematischer und begründeter Prozess: u. a. nachhaltige Entwicklung (zukünftige Energieversorgung, erneuerbare Energien, Effizienz bei der Rohstoff- und Energiebereitstellung, ggf. weitere Themen)