Lehrplan PLUS

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Chemie 10 (II/III)

gültig ab Schuljahr 2022/23

C 10 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.
  • führen Experimente unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspekten durch, protokollieren die Beobachtung überwiegend selbständig und werten die Versuchsergebnisse aus.
  • setzen grundlegende Arbeitstechniken bei der Durchführung einfacher selbst geplanter oder komplexer angeleiteter Experimente ein.
  • beschreiben chemische Reaktionen durch Formelgleichungen sowie durch Teilgleichungen in Elektronenschreibweise.
  • entwickeln aus Phänomenen des Alltags und aus technischen Vorgängen eigenständig einfache Fragestellungen (auch Hypothesen), die mithilfe chemischer Kenntnisse und Untersuchungsmethoden, insbesondere durch chemische Experimente, zu überprüfen sind.
  • nutzen Modellvorstellungen, um Wechselwirkungen zwischen Ionen und polaren bzw. unpolaren Molekülen zu beschreiben.
  • wählen geeignete Modelle aus und nutzen Fachwissen aus anderen Fächern, um chemische Fragestellungen zu bearbeiten und zu erklären bzw. um Hypothesen herzuleiten.
  • wenden die Fachsprache an, um komplexe chemische Sachverhalte exakt zu beschreiben. Dabei reflektieren sie auch Ungenauigkeiten der Alltagssprache, um Fach- und Alltagssprache kontextbezogen zu verwenden.
  • wenden Regeln zur Benennung von Salzen und organischen Verbindungen an.
  • dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit (z. B. Schülerübungen oder Schülerexperimente) selbständig.
  • diskutieren und bewerten gesellschaftsrelevante Aussagen (z. B. zu Brennstoffzellen, Batterien, Kunststoffen), um nachhaltig (ökonomisch, ökologisch, sozial) zu handeln.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Gefahrstoffkennzeichnung: gemäß aktueller Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen, Entsorgung, Laborregeln und Sicherheitsunterweisung
  • Arbeitstechniken: u. a. Verwendung von Laborgeräten, auch z. T. komplexere Versuchsaufbauten
  • chemische Fachsprache: Chemische Reaktionsgleichungen, auch Teilgleichungen in Elektronenschreibweise mit Elektronenübergängen; Abgrenzung zwischen Fach- und Alltagssprache; Benennung von Salzen mithilfe von Oxidationszahlen; z. T. Reaktionsmechanismen; organische Verbindungen

C 10 Lernbereich 2: Donator-Akzeptor-Konzept – Elektronenübergänge (ca. 12 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben die experimentelle Herstellung einer Ionenverbindung und erläutern die Ionenbildung mithilfe des Donator-Akzeptor-Konzepts als Elektronenübergang zwischen Metall- und Nichtmetallatomen unter Bildung von Metallkationen und Nichtmetallanionen.
  • formulieren Redoxvorgänge unter Verwendung von Oxidationszahlen mit zwei Teilgleichungen und einer Gesamtgleichung, um Elektronenaufnahme und ‑abgabe als Reduktions- und Oxidationsvorgang zu verdeutlichen.
  • erklären den exothermen Verlauf der Ionengitterbildung mithilfe der Gitterenergie.
  • leiten aus Ionenladungen die Verhältnisformeln von binären Salzen ab und überführen Salznamen in Formeln und umgekehrt.
  • erklären den Unterschied zwischen einer Molekülformel und der Verhältnisformel einer Ionenverbindung unter Verwendung geeigneter Modelle.
  • beschreiben das Schmelzen und Lösen von Salzen als Vorgänge, bei denen die Gitterenergie überwunden werden muss, um frei bewegliche Ionen zu erhalten.
  • beschreiben das Ausbilden einer Hydrathülle, um die Löslichkeit von Salzen in Wasser zu erklären.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Herstellung einer Ionenverbindung aus den Elementen (z. B. Natrium(I)-chlorid, Eisen(II)-sulfid, Magnesium(II)-oxid)
  • Ionenbildung als Elektronenübergang von Metall- auf Nichtmetallatome, Ladungszahlen von Kationen und Anionen
  • Teilgleichungen für den Reduktions- und den Oxidationsvorgang, Oxidationszahlen, Gesamtgleichung für die Redoxreaktion
  • Ionenbindung als elektrostatische Anziehung von Metallkationen und Nichtmetallanionen und Bildung von Ionengittern, Gitterenergie
  • Verhältnisformeln von Ionenverbindungen
  • Schmelzen einer Ionenverbindung
  • Lösungsvorgang von Salzen in Wasser, Hydrathülle und Hydratationsenergie

C 10 Lernbereich 3: Donator-Akzeptor-Konzept – Protonenübergänge (ca. 10 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • nennen und beschreiben wichtige saure und alkalische Lösungen des Alltags mit ihren typischen Eigenschaften sowie deren Gefährdungspotenzial.
  • charakterisieren saure, neutrale und alkalische Lösungen, indem sie Indikatoren und die pH-Skala verwenden.
  • leiten aus experimentellen Befunden (elektrische Leitfähigkeit, Indikatorreaktion) zu den Reaktionen von Chlorwasserstoff und Ammoniak mit Wasser die Vorgänge auf Teilchenebene ab und erklären unter Verwendung von Strukturformeln die Protonenübergänge und das Säure/Base-Konzept nach Brönsted.
  • grenzen die Stoff- und die Teilchenebene voneinander ab, indem sie die Begriffe Säure und Base zur Beschreibung von Teilchen, saure und alkalische Lösungen zur Beschreibung entsprechender Stoffgemische verwenden. Dabei unterscheiden sie auch die unterschiedliche Verwendung der Begriffe in der Alltags- und Fachsprache.
  • beschreiben Protolysereaktionen wichtiger organischer und anorganischer Säuren und benennen deren Säurerestionen.
  • wenden das Säure/Base-Konzept auf Neutralisationsreaktionen an.
  • 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:
  • saure und alkalische Lösungen des Alltags und ihre Eigenschaften: saurer Geschmack, seifiges Gefühl
  • Indikatoren, pH-Skala, elektrische Leitfähigkeit
  • Säure/Base-Konzept nach Brönsted, Protonendonator und ‑akzeptor
  • anorganische Säuren: Protolysereaktionen in Summenformeln; Organische Säuren: Protolysereaktionen in Strukturformeln
  • Neutralisation
  • Reaktionen von sauren Lösungen mit Carbonaten und unedlen Metallen; Benennung der entstehenden Salze
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

C 10 Lernbereich 4: 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

C 10 Lernbereich 5: Grundlegende Reaktionen organischer Moleküle (ca. 9 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erklären den Ablauf der Bromwasserprobe als Additionsreaktion und beschreiben die Addition anhand von Strukturformelgleichungen.
  • erklären die Reaktion von Alkanolen zu Alkanalen und Alkansäuren mithilfe von Oxidationszahlen als Redoxreaktion 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
  • Oxidationszahlen: Regeln zur Bestimmung, Anwendung in Redoxreaktionen
  • Oxidation primärer Alkanole zu Alkanalen und Alkansäuren
  • Estersynthese: Reaktion in Strukturformelschreibweise
  • Eigenschaften von Estern: Löslichkeit, Siedetemperatur, Geruch

C 10 Lernbereich 6: Wahlbereich (ca. 12 Std.)
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Aus dem Lernbereich 6 sind zwei der fünf Teilbereiche 6.1 bis 6.5 für den Unterricht auszuwählen.

C 10 6.1 Redoxanwendungen (ca. 6 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • leiten mithilfe von Schülerexperimenten die Reversibilität der Redoxreaktionen aus dem Zusammenhang zwischen freiwillig ablaufender Redoxreaktion und erzwungener Redoxreaktion ab und bewerten u. a. Alltagsformulierungen wie „volle und leere Batterie“, „geladener und ungeladener Akku“.
  • werten Experimente zur Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffzelle aus, um die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie zu erklären.
  • diskutieren den Einsatz von Wasserstoff als regenerativ gewonnenem Energieträger in Brennstoffzellen, um den ökologischen Nutzen von Brennstoffzellen zu bewerten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • elektrochemische Stromerzeugung als freiwillige Redoxreaktion (z. B. Zink-Iod-Batterie, Magnesium-Iod-Batterie)
  • Ionenwanderung, Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion (z. B. Elektrolyse einer Zinkiodid-Lösung), Akkumulatoren (z. B. Zink-Iod-Akku)
  • Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffzelle: Aufbau und Funktion
  • Wasserstoff als regenerativ gewonnener Energieträger

C 10 6.2 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

C 10 6.3 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)

C 10 6.4 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

C 10 6.5 Kunststoffe (ca. 6 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.
  • leiten aus einem einfachen Strukturmodell Eigenschaften von verschiedenen Kunststoff­arten ab, um sie in Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere einzuteilen.
  • recherchieren Umweltprobleme in Bezug auf Kunststoffabfälle und leiten daraus die Notwendigkeit geeigneter Verwertungsmöglichkeiten her.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Bildungsreaktionen (Polykondensation und radikalische Polymerisation als Gesamtreaktion)
  • Struktur und Eigenschaften (Verformbarkeit, Verhalten beim Erhitzen) von verschiedenen Kunststoffarten (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere)
  • Umweltproblematik der Kunststoffe