Lehrplan PLUS

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Chemie 10 (I)

gültig ab Schuljahr 2022/23

C10 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • kennen die Bedeutung der Gefahrstoffkennzeichnung und leiten daraus Maßnahmen zum sicherheitsgerechten Umgang mit Chemikalien und deren Entsorgung ab.
  • nutzen Modellvorstellungen, um intra- und intermolekulare Wechselwirkungen bei Makromolekülen zu beschreiben.
  • wählen geeignete Modelle aus und nutzen Fachwissen aus anderen Fächern, um chemische Fragestellungen zu bearbeiten und zu erklären bzw. um Hypothesen herzuleiten.
  • diskutieren und bewerten gesellschaftsrelevante Aussagen (z. B. zu Silikonen, Batterien, Kunststoffen), um nachhaltig (ökonomisch, ökologisch, sozial) zu handeln.
  • beschreiben biochemische Grundbausteine in ihrer Bedeutung für Organismen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Gefahrstoffkennzeichnung: gemäß aktueller Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen, Entsorgung, Laborregeln und Sicherheitsunterweisung
  • Arbeitstechniken: u. a. Nachweisreaktionen organischer Verbindungen
  • gesellschaftlich relevante Werkstoffe der Chemie und der Technik, u. a. Kunststoffe und Silikone
  • chemische Fachsprache, Nomenklatur, Symbol- und Formelsprache: u. a. Reaktionsgleichung reversibler Reaktionen, Reaktionsmechanismen, Struktur- und Summenformel komplexer Verbindungen, inter- und intramolekulare Wechselwirkungen
  • biochemische Grundbausteine (z. B. Fette, Kohlenhydrate, Eiweiße)

C10 Lernbereich 2: Donator-Akzeptor-Konzept – Protonenübergänge II (ca. 7 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • führen eine Titration einer sauren Lösung mit einer alkalischen Lösung durch und wenden das Säure/Base-Konzept auf Neutralisationsreaktionen an.
  • beschreiben eine Änderung des pH-Werts mit einer Zu- bzw. Abnahme der Oxoniumionen-Konzentration in sauren und alkalischen Lösungen und bewerten deren Gefährdungspotenzial.
  • führen qualitative experimentelle Untersuchungen des Verhaltens von sauren Lösungen gegenüber Carbonaten und unedlen Metallen durch, um deren Bedeutung in Bezug auf die Verwendung im Haushalt und den Einfluss auf die Umwelt zu bewerten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Neutralisation, Titration
  • pH-Wert, Verdünnungsreihe einer stark sauren Lösung mit Wasser
  • Reaktionen von sauren Lösungen mit Carbonaten und unedlen Metallen; Benennung der entstehenden Salze

C10 Lernbereich 3: Herkunft organischer Verbindungen im Überblick – grundlegende Reaktion Fotosynthese (ca. 5 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • führen qualitative Experimente durch, um Kohlenstoff als Grundbaustein organischer Verbindungen nachzuweisen.
  • deuten den Energiegehalt ausgewählter organischer Stoffe, um die Bedeutung der durch die Fotosynthese gebildeten Biomasse als Energieträger zu beschreiben.
  • nutzen Informationsquellen, um Aufbau, Entstehung und Verwendung der fossilen Rohstoffe Erdöl, Kohle und Erdgas zu beschreiben.
  • diskutieren und bewerten ökologische, ökonomische und ethische Aspekte der Nutzung fossiler und nachwachsender Rohstoffe.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Verkohlung, Kalkwasserprobe: Kohlenstoff als Grundbaustein
  • Energiegehalt organischer Verbindungen aufgezeigt anhand der Verbrennung (z. B. Verbrennung von Erdnuss, Zucker oder Pflanzenöl)
  • Fotosynthese
  • Fotosyntheseprodukte als Grundlage für Bau- und Betriebsstoffe von Lebewesen (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiße) sowie für fossile (Kohle, Erdöl, Erdgas) und nichtfossile Energieträger (Cellulose, Stärke)
  • fossile Energieträger und ihre Bedeutung, Treibhauseffekt
  • nachwachsende Rohstoffe: Nahrungsmittel vs. Energieträger vs. Ausgangsstoffe für die chemische Industrie

C10 Lernbereich 4: Grundlegende Reaktionen organischer Moleküle (ca. 12 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erklären den Ablauf der Bromwasserprobe als Additionsreaktion und beschreiben den Reaktionsmechanismus der Addition anhand von Strukturformelgleichungen.
  • erklären anhand der Substitution von Alkanen mit Halogenen den Reaktionsmechanismus einer Radikal-Kettenreaktion und beschreiben diese mithilfe von Strukturformelgleichungen.
  • erklären die Reaktion von Alkoholen zu Alkanalen, Alkansäuren und Alkanonen mithilfe von Oxidationszahlen als Redoxreaktionen und stellen solche Reaktionen mithilfe geeigneter Schreibweisen dar.
  • leiten aus experimentellen Beobachtungen die Bildung von Estern aus Alkanolen und Alkansäuren in einer Kondensationsreaktion ab und begründen Stoffeigenschaften der Ester mithilfe der zwischenmolekularen Wechselwirkungen.
  • nutzen ein einfaches Strukturmodell und das Wissen über die Eigenschaften der Ausgangsstoffe, um diese mit den Eigenschaften der Ester zu vergleichen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Bromwasserprobe, Reaktionstyp Addition, Reaktionsmechanismus
  • Reaktionstyp Substitution, Radikal-Kettenreaktion, Abbruchreaktionen
  • Oxidationszahlen: Regeln zur Bestimmung, Anwendung in Redoxreaktionen
  • Oxidation primärer Alkanole zu Alkanalen und Alkansäuren; Oxidation sekundärer Alkohole zu Alkanonen
  • Estersynthese: Reaktion in Strukturformelschreibweise
  • Eigenschaften von Estern: Löslichkeit, Siedetemperatur, Geruch

C10 Lernbereich 5: Biomoleküle (ca. 12 Std.)
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Aus dem Lernbereich 5 sind zwei der drei Teilbereiche 5.1 bis 5.3 für den Unterricht auszuwählen.

C10 5.1 Aminosäuren und Proteine (ca. 6 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • weisen die funktionellen Gruppen ausgewählter Aminosäuremoleküle experimentell nach, um deren Struktur zu beschreiben.
  • wenden den Reaktionstyp der Kondensation an, um den Aufbau von Peptid- und Proteinmolekülen (Primärstruktur) mithilfe von Strukturformeln darzustellen und weisen Proteine experimentell nach.
  • beschreiben die Bedeutung des Aufbaus der Primärstruktur eines Proteins und grenzen davon die Eigenschaften ab, die sich aus der Sekundärstruktur ergeben.
  • untersuchen experimentell die denaturierende Wirkung von hoher Temperatur, Ethanol, sauren und alkalischen Lösungen sowie Schwermetallionen, um deren gefährliche Wirkung auf den Menschen abzuschätzen und bewerten hierbei auch die Wirkung energiereicher Strahlung.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Struktur und funktionelle Gruppen ausgewählter natürlich vorkommender Aminosäuremoleküle: Reaktion mit unedlen Metallen (Knallgasprobe); trockenes Erhitzen (Blaufärbung von angefeuchtetem Universalindikatorpapier) oder Ninhydrinreaktion (Violettfärbung)
  • Nachweisreaktion: Biuret (Proteine)
  • Proteine: Kondensationsreaktion
  • Primärstruktur: Aminosäuresequenz; Sekundärstruktur: α-Helix, β-Faltblatt (Dehnbarkeit, Zugfestigkeit)
  • Denaturierung durch energiereiche Strahlung, hohe Temperatur, Ethanol, saure und alkalische Lösungen sowie Schwermetallionen

C10 5.2 Kohlenhydrate (ca. 6 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • unterscheiden mithilfe geeigneter Nachweisreaktionen Glucose von Fructose, um die Bausteine der Saccharose zu identifizieren.
  • wenden den Reaktionstyp der Kondensation an, um den Aufbau der Saccharosemoleküle mithilfe einer Strukturformel zu beschreiben.
  • beschreiben unter Verwendung vereinfachter Strukturformeln die Entstehung und den schematischen Aufbau von Polysacchariden, um die unterschiedliche biologische Bedeutung in Organismen zu erläutern.
  • weisen Amylose und Cellulose experimentell nach, um deren Vorkommen in Stoffen aus der Natur zu überprüfen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Glucose-, Fructose- und Saccharosemolekül: Strukturformeln (Ringform in Haworth-Projektion unter Angabe aller Atomsymbole)
  • Glucose: Glucoseteststäbchen, Fructose: Seliwanow-Reaktion
  • Disaccharidmolekül (Saccharose), Polysaccharidmoleküle (Amylose und Cellulose): Kondensation, Polykondensation
  • Stärke (Energiespeicher), Cellulose (Bau- und Ballaststoff)

C10 5.3 Fette (ca. 6 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • bestätigen die Struktur des Glycerinmoleküls anhand experimenteller Befunde und erklären damit die Eigenschaften von Glycerin.
  • beschreiben den Bau eines exemplarischen Fettmoleküls als Trifettsäureglycerinester mit geeigneten Darstellungsformen, um die Eigenschaften von Fetten zu erklären.
  • erläutern die Bedeutung von Fetten und fetten Ölen als Nahrungsmittel und nachwachsender Rohstoff und bewerten deren Verwendungsmöglichkeiten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Struktur und Eigenschaften von Glycerin: Siedetemperatur, starke reduzierende Wirkung, Löslichkeit, Hygroskopie
  • Bau von Fettmolekülen: Ester aus Glycerin und drei Fettsäuren (gesättigte und ungesättigte); Zusammenhang von Molekülbau und Eigenschaften (Lösungsverhalten, Brennbarkeit)
  • Bedeutung von Fetten und fetten Ölen: gesunde Ernährung; Nahrungsmittel vs. Energieträger

C10 Lernbereich 6: Moderne Werkstoffe – Kunststoffe und Silikone (ca. 12 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • wenden die Reaktionstypen der Polykondensation und der radikalischen Polymerisation an, um die Bildung von Polymeren mithilfe von Strukturformeln zu beschreiben und aus Polymeren die Monomere zu identifizieren.
  • beschreiben die Herstellung von Silikonen, um die Strukturformeln der Silikone abzuleiten.
  • erklären die Einteilung der Silikone in Silikonöle, Silikonelastomere und Silikonharze aufgrund ihrer unterschiedlichen Vernetzungsstruktur.
  • ermitteln experimentell typische Eigenschaften von Silikonen (Feststoffe und Flüssigkeiten) und Kunststoffen und schätzen aus deren Vergleich Möglichkeiten und Grenzen ihrer Anwendung ab.
  • klassifizieren verschiedene Kunststoffe und Silikone nach ihrer Vernetzungsstruktur in Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere und berücksichtigen dabei die Sonderstellung der Silikonöle.
  • ermitteln aus den Rohstoffquellen und Herstellungsverfahren eines biogenen Kunststoffs eine vereinfachte Ökobilanz, um sie mit der eines Kunststoffs auf Erdölbasis und eines Silikons zu vergleichen.
  • recherchieren Umweltprobleme in Bezug auf Kunststoffabfälle und leiten daraus die Notwendigkeit geeigneter Verwertungsmöglichkeiten her.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Synthese von Kunststoffen: Polykondensation, radikalische Polymerisation
  • Herstellung von Silikonen
  • typische Eigenschaften verschiedener Kunststoffe und Silikone: z. B. Temperaturbeständigkeit, Verhalten beim Verbrennen, Dichte, Verformbarkeit, Beständigkeit gegenüber Chemikalien, Hydrophobie, Viskosität, entschäumende Wirkung
  • Vernetzungsstruktur von Kunststoffen und Silikonen; Sonderstellung der Silikonöle
  • biogener Kunststoff (z. B. Polymilchsäure, Celluloseacetat): Rohstoffe, Herstellungsverfahren, vereinfachte Ökobilanz
  • Verwertungsmöglichkeiten von Kunststoffabfällen: Recycling, Verbrennung und Pyrolyse