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C 13 Lernbereich 2: Biomoleküle und Tenside (ca. 42 Std.) Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Fachoberschule: Chemie 13 (ABU)

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • identifizieren über das Strukturmerkmal Estergruppe Fette als Ester und beschreiben den Bau von Fettmolekülen mit geeigneten Darstellungsformen, z. B. Skelettformel, Halbstrukturformel.
  • erklären die physikalischen Eigenschaften von Fetten und fetten Ölen mit der unterschiedlichen Struktur von gesättigten und ungesättigten Fettsäureresten.
  • leiten aus der systematischen Nomenklatur von Aminosäure-Molekülen deren Fischer-Projektionsformeln her, und beschreiben damit die Chiralität dieser Moleküle.
  • beschreiben die Peptidbindung als Verknüpfungsprinzip innerhalb der Primärstruktur eines Polypeptids und erklären den räumlichen Bau sowie die Stabilität dieser Bindung, indem sie das Konzept der Mesomerie anwenden.
  • weisen Proteine z. B. in Lebensmitteln nach, indem sie selbständig Nachweisreaktionen durchführen.
  • erklären die Sekundärstruktur eines Proteins als Folge der zwischenmolekularen Wechselwirkung zwischen den Peptidgruppen und unterscheiden davon die Tertiärstruktur als Folge der Wechselwirkung zwischen den Seitenketten.
  • begründen die Bedeutung des Schlüssel-Schloss-Prinzips für die spezifische katalytische Wirkung von Enzymen.
  • prüfen die Wirksamkeit von Enzymen unter verschiedenen Reaktionsbedingungen, indem sie selbständig Versuche zur Denaturierung von Proteinen durchführen.
  • nutzen Projektionsformeln, um die Ring-Ketten-Umlagerung bei Kohlenhydraten in wässriger Lösung zu beschreiben.
  • vergleichen die Art der glykosidischen Bindung bei Maltose und Cellobiose, begründen die daraus resultierenden Polysaccharidstrukturen und erklären deren Eigenschaften.
  • beurteilen Fette, Kohlenhydrate und Proteine hinsichtlich ihrer ernährungsphysiologischen Bedeutung und ihrer Verwendung als nachwachsende Rohstoffe.
  • stellen durch geeignete Wahl der Ausgangsstoffe selbständig Kern- oder Schmierseife her und verwenden Reaktionsgleichungen, um die Bildung und die Eigenschaften von Seifen auf der Teilchenebene zu erklären.
  • erklären mit dem Mechanismus der alkalischen Esterspaltung die Irreversibilität der baseninduzierten Verseifung im Gegensatz zur säurekatalysierten Esterspaltung und begründen so den Einsatz von Laugen bei der Seifenherstellung.
  • vergleichen experimentell Seifen mit synthetischen Tensiden, um daraus deren Vor- und Nachteile abzuleiten.
  • beschreiben die Zusammensetzung moderner Wasch- und Reinigungsmittel, um deren Funktionalität und Umweltverträglichkeit zu bewerten.
  • erklären die Stabilität von Emulsionen in Lebensmitteln (z. B. Margarine) und Kosmetika (z. B. Lippenstift) mithilfe der Wirkungsweise von Emulgatoren.

Inhalte zu den Kompetenzen:

  • Bau von Fettmolekülen: Carbonsäureester aus Propan‑1,2,3‑triol (Glycerin) und Fettsäuren, u. a. Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure
  • Zusammenhang zwischen Molekülbau und Eigenschaften von Fetten; Z‑Konfiguration bei ungesättigten Fettsäuren; Schmelzbereich und Löslichkeit
  • α-Aminosäuren: Fischer-Projektion, D- und L-Formen, Chiralität
  • Kondensation von L-α-Aminosäuren zu Peptiden: räumlicher Bau und Mesomerie der Peptidbindung
  • Nachweisreaktion für Proteine: Biuret-Reaktion
  • Strukturprinzipien der Proteine: Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur
  • Enzyme: Biokatalysator, aktives Zentrum, Schlüssel-Schloss-Prinzip
  • Schülerexperiment: Denaturierung von Proteinen
  • Stereochemie am Beispiel der D-Glucose und D-Fructose: offenkettige Form, Fischer-Projektion, Anomere, α- und β-Form, Haworth-Projektion, Pyranose- und Furanose-Form, Gleichgewicht der Ring-Ketten-Umlagerung
  • Maltose- und Cellobiose-Moleküle als Bausteine von Amylose- und Cellulose-Molekülen; räumlicher Bau von Amylose-, Amylopektin- und Cellulose-Molekülen (1,4- und 1,6-glykosidische Bindung)
  • Eigenschaften der Stärke und Cellulose: Verdaulichkeit, Löslichkeit, Fasereigenschaft
  • ernährungsphysiologische Bedeutung von Biomolekülen, z. B. Energielieferanten, Baustoffe
  • Verwendung als nachwachsende Rohstoffe, z. B. Biokraftstoffe aus Fett bzw. Kohlenhydraten, Folien aus Kohlenhydraten bzw. Proteinen
  • Schülerexperiment: Herstellen von Kern- bzw. Schmierseife
  • Mechanismus der alkalischen Esterspaltung
  • Eigenschaften von Seifen und synthetischen Tensiden im Vergleich: Grenzflächenaktivität, amphiphiler Charakter, alkalische Reaktion, Wasserhärteempfindlichkeit, Säureempfindlichkeit
  • Zusammensetzung von Waschmitteln: Tenside, Gerüststoffe, Bleichmittel, Enzyme, optische Aufheller, Farbübertragungsinhibitoren, Vergrauungsinhibitoren, Schaumregulatoren
  • Umweltproblematik beim Einsatz von Waschmitteln
  • Wirkungsweise von Emulgatoren