Lehrplan PLUS

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Chemie 9 (I)

gültig ab Schuljahr 2021/22

C 9 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 und mithilfe von Strukturformeln.
  • beschreiben Aufgaben und Anwendungsbereiche der Chemie und diskutieren deren Bedeutung für die Gesellschaft, um die vielfältigen chemischen Berufsfelder in die Berufswahl einzubeziehen.
  • 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.
  • 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.
  • beschreiben Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Molekülen verschiedener homologer Reihen und den daraus resultierenden Eigenschaften.
  • dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit (z. B. Schülerübungen oder Schülerexperimente) selbständig.
  • vergleichen Pro- und Contra-Argumente zu gesellschaftsrelevanten Aussagen (z. B. Brennstoffzelle, Batterie), um kritisch Stellung zu beziehen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Gefahrstoffkennzeichnung: gemäß den aktuellen Richtlinien, Gefahrenpotenzial, Sicherheitsmaßnahmen, Entsorgung, Laborregeln und Sicherheitsunterweisung
  • gesellschaftlich relevante Errungenschaften der Chemie (z. B. Brennstoffzelle, Akku) und Bewertung ihrer Bedeutung für Mensch und Umwelt; Berufsfelder in der Chemie
  • Arbeitstechniken: Verwendung von Nachweisreagenzien und Laborgeräten, Aufbau z. T. komplexerer Versuchsanordnungen
  • chemische Formelsprache (Strukturformeln): Valenzstrichformel, Valenzstrichformel mit Partialladungen
  • chemische Fachsprache, Nomenklatur, homologe Reihen: Chemische Reaktionsgleichungen, auch Teilgleichungen in Elektronenschreibweise mit Elektronenübergängen; Abgrenzung zwischen Fach- und Alltagssprache; Benennung von Salzen mithilfe von Oxidationszahlen

C 9 Lernbereich 2: Chemische Bindung (ca. 21 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben den Aufbau der Metalle anhand des Elektronengasmodells, leiten daraus Aussagen zur elektrischen Leitfähigkeit ab und verwenden dieses Modell zur Beschreibung der metallischen Bindung.
  • erklären das Entstehen von Molekülen mit der Durchdringung von Kugelwolken, der Ausbildung gemeinsamer Elektronenpaare und dem energetisch günstigeren Zustand von Molekülen im Vergleich zu Atomen.
  • leiten unter Anwendung des Elektronenpaarabstoßungsmodells den räumlichen Bau von einfachen Molekülen ab und zeichnen die entsprechenden Valenzstrichfomeln.
  • wandeln verschiedene Formeldarstellungen von Molekülen ineinander um und wählen situationsbedingt die adäquate Darstellung.
  • verwenden die Elektronegativität zur Erklärung der Verschiebung des gemeinsamen Elektronenpaares in einer polarisierten Atombindung und entscheiden damit, ob in einem Molekül eine polarisierte Atombindung vorliegt.
  • entscheiden anhand der Verteilung der Bindungselektronen und der Molekülstruktur, ob es sich bei einem Molekül um ein Dipolmolekül handelt und kennzeichnen dabei die einzelnen Partialladungen.
  • verwenden die aus dem Bau des Wassermoleküls resultierenden Eigenschaften, um die Besonderheiten des Wassers zu erklären.
  • leiten aus der Summenformel mögliche Strukturformeln von Kohlenwasserstoffmolekülen ab und benennen diese Verbindungen systematisch, um Stoffe und Moleküle eindeutig zu beschreiben und zu identifizieren.
  • leiten aus der Struktur verzweigter und unverzweigter Kohlenwasserstoffmoleküle die Stärke der entsprechenden Wechselwirkungen zwischen den Molekülen ab und folgern so die Eigenschaften der Stoffe.
  • klassifizieren ausgewählte organische Verbindungen anhand der funktionellen Gruppen ihrer Moleküle.
  • unterscheiden organische Stoffklassen anhand von Nachweisreaktionen der funktionellen Gruppen ihrer Moleküle.
  • wenden den Stammnamen der Alkane an, um typische Moleküle organischer Verbindungsklassen zu benennen.
  • ermitteln die unterschiedlichen Eigenschaften von Molekülen organischer Verbindungsklassen und erklären diese mit deren unterschiedlichen Strukturen und Wechselwirkungen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Metallbindung: Elektronengasmodell, elektrische Leitfähigkeit der Metalle
  • Atombindung: Durchdringung von Kugelwolken, Elektronenpaarbindung, Einfach- und Mehrfachbindung
  • bindende und nichtbindende Elektronenpaare; Elektronenpaarabstoßungsmodell und der räumliche Bau einfacher Moleküle
  • Formelschreibweisen: Summenformel, Strukturformel (Valenzstrichformel, Valenzstrichformel mit Partialladungen), Halbstrukturformel
  • polare Atombindung: Elektronegativität, Dipol-Dipol-Wechselwirkung, Wasserstoffbrücken und Dichteanomalie des Wassers, Siede- und Schmelztemperatur des Wassers als Besonderheit
  • organische Verbindungsklassen (Alkane, Alkene, Alkine, Alkanole, Alkanale, Alkanone, Alkansäuren): funktionelle Gruppen, Wechselwirkungen (London Dispersionskräfte, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen und Wasserstoffbrücken) und Stoffeigenschaften (Siede- und Schmelztemperatur, Löslichkeit: lipophil, lipophob, hydrophil, hydrophob, amphiphil)
  • Nachweisreaktionen für funktionelle Gruppen von Molekülen organischer Stoffklassen: C-C-Mehrfachbindung, Hydroxygruppe, Aldehyd- und Ketogruppe, Carboxygruppe
  • Isomerie, Nomenklaturregeln (IUPAC): Alkane, Alkene, Alkine, Alkohole (primär, sekundär, tertiär)

C 9 Lernbereich 3: Donator-Akzeptor-Konzept – Elektronenübergänge (ca. 14 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.
  • erschließen die Ladungen von im Alltag auftretenden Molekül-Ionen aus den bekannten Ladungen der zugehörigen Anionen oder Kationen.
  • 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.
  • verwenden die Gitter- sowie die Hydratationsenergie, um den energetischen Verlauf von Lösungsvorgängen 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
  • Molekül-Ionen im Alltag, Ladungen einfacher Molekül-Ionen
  • Ionenbindung als elektrostatische Anziehung von Metallkationen und Nichtmetallanionen und Bildung von Ionengittern, Gitterenergie
  • Verhältnisformeln von Ionenverbindungen
  • Schmelzen einer Ionenverbindung
  • Lösungsvorgang von Salzen in Wasser unter Erwärmung bzw. Abkühlung, Hydrathülle und Hydratationsenergie

C 9 Lernbereich 4: Redoxanwendungen (ca. 11 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“.
  • führen Experimente zur Reaktion von Metallen mit Metallsalzlösungen durch, leiten daraus den Begriff „elektrochemische Korrosion“ ab und formulieren dazu die entsprechenden Redox-Gleichungen.
  • leiten die Redoxreihe der Metallatome und Metallionen in Schülerexperimenten ab und benutzen diese, um erwünschte und unerwünschte Korrosionsreaktionen zu deuten.
  • beschreiben Anwendungsmöglichkeiten der Elektrolyse und führen den Prozess des Galvanisierens im Experiment durch, um die Funktionsweise des Verfahrens zu erklären.
  • führen Experimente zur Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffzelle durch, um die Umwandlung von chemischer in elektrische Energie zu erklären.
  • diskutieren den Einsatz von regenerativ gewonnenen Energieträgern 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)
  • Korrosion, Redoxreihe der Metallatome und Metallionen
  • Anwendungsmöglichkeiten der Elektrolyse: Galvanisieren, Metallgewinnung
  • Wasserstoff/Sauerstoff-Brennstoffzelle: Aufbau und Funktion
  • Wasserstoff als regenerativ gewonnener Energieträger, alternative Energieträger für Brennstoffzellen (z. B. Methanol, Ethanol)

C 9 Lernbereich 5: Donator-Akzeptor-Konzept – Protonenübergänge I (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.
  • untersuchen experimentell die Eigenschaften wichtiger Carbonsäuren und recherchieren deren Vorkommen und Verwendung.
  • untersuchen experimentell die Reaktionen von Metall- und Nichtmetalloxiden sowie von Alkalimetallen (am Beispiel Lithium) mit Wasser und erklären die Entstehung bedeutsamer saurer und alkalischer Lösungen.
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
  • wichtige Carbonsäuren: Verwendung, Eigenschaften (Schmelz- und Siedetemperaturen, Geruch, Löslichkeit), Vorkommen
  • Entstehung von sauren Lösungen aus Nichtmetalloxiden (z. B. CO2, SO2)
  • Entstehung von alkalischen Lösungen aus festen Hydroxiden, Alkalimetallen und Metalloxiden (z. B. CaO)