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Chemie 9 (II/III)

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 angeleitet die Beobachtungen und werten die Versuchsergebnisse unter Anleitung aus.
  • setzen grundlegende Arbeitstechniken bei der Durchführung einfacher angeleiteter Experimente ein.
  • nutzen ihr Wissen über den Verbrennungsvorgang und den Brandschutz, um geeignete Sicherheitsmaßnahmen herzuleiten und anzuwenden.
  • beschreiben bei chemischen Vorgängen beobachtbare Stoff- und Energieänderungen und deuten diese auf der Teilchenebene; dabei unterscheiden sie konsequent zwischen Beschreibungen auf der Stoff- und Erklärungen auf der Teilchenebene.
  • beschreiben einfache chemische Reaktionen qualitativ durch Wortgleichungen und quantitativ durch Formelgleichungen, unter anderem auch 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 nach Anleitung einfache Fragestellungen (auch Hypothesen), die mithilfe chemischer Kenntnisse und einfacher Untersuchungsmethoden, insbesondere durch chemische Experimente, zu überprüfen sind.
  • beschreiben mithilfe verschiedener Modelle den Aufbau der Materie und beurteilen deren Eignung zur Erklärung von chemischen Phänomenen; sie erkennen dabei die Eigenschaften und Grenzen von Modellen und leiten die Notwendigkeit ab, Modelle weiterzuentwickeln.
  • verwenden geeignete Modelle zur Deutung chemischer Reaktionen.
  • beschreiben mithilfe von Modellen die unterschiedlichen Anziehungskräfte zwischen Metallatomen, Nichtmetallatomen und Ionen.
  • wenden die Fachsprache an, um chemische Sachverhalte exakt zu beschreiben. Dabei grenzen sie die Fachsprache von den Ungenauigkeiten der Alltagssprache ab.
  • wenden Regeln zur Benennung von binären anorganischen 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 nach Anleitung sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen. Dabei nutzen sie auch elektronische Medien und verwenden Texte, Tabellen, Diagramme und Skizzen oder Zeichnungen (u. a. Versuchsaufbauten, Formelschreibweisen).
  • vergleichen Pro- und Contra-Argumente zu gesellschaftsrelevanten Aussagen (z. B. Kohlenstoffdioxidbilanz verschiedener Brennstoffe), 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 und Bewertung ihrer Bedeutung für Mensch und Umwelt; Berufsfelder in der Chemie
  • Arbeitstechniken: Verwendung von Nachweisreagenzien und einfachen Laborgeräten, Aufbau einfacher Versuchsanordnungen, Verwendung von Modellen
  • Dokumentation: Versuchsprotokoll, Versuchsauswertung und Versuchsinterpretation; Veranschaulichung der Versuchsdurchführung und des Versuchsergebnisses in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen
  • naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen: Problemerfassung, Hypothesenbildung, Planung von Lösungswegen, Durchführung des Experiments, Beobachtung, Deutung und Gesamtauswertung, Verifizierung oder Falsifizierung der Hypothese; Nutzung geeigneter Methoden und Materialien zur Erkenntnisgewinnung
  • Eigenschaften, Erweiterungsmöglichkeiten und Grenzen von Modellen
  • chemische Fachsprache: Chemische Symbol- und Formelsprache (Summenformel, Strukturformel, Valenzstrichformel, Valenzstrichformel mit Partialladungen); Benennung einfacher anorganischer und organischer Verbindungen; einfache chemische Reaktionsgleichungen (Wort- und Formelgleichung, energetische Betrachtung); Fachbegriffe; Unterscheidung zwischen der Molekülformel und der Verhältnisformel von Salzen

C 9 Lernbereich 2: Stoffe und ihre Eigenschaften (ca. 8 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • untersuchen Eigenschaften von Stoffen anhand von Sinneseindrücken und erläutern dabei die Grenzen dieser Untersuchungsmethode.
  • ermitteln im Experiment ausgewählte Kenngrößen, um Stoffe exakter als mit den Sinneseindrücken zu beschreiben und zu unterscheiden.
  • weisen die Gase Sauerstoff, Wasserstoff und Kohlenstoffdioxid mit einfachen Reaktionen sowie Wasser mit einem Nachweisreagenz nach und beschreiben die Durchführung der Nachweismethoden.
  • unterscheiden anhand von konstanten und veränderbaren Stoffeigenschaften Reinstoffe von Gemischen.
  • wenden das Teilchenmodell zur Erklärung von Stoffeigenschaften und physikalischen Vorgängen (Aggregatzustände und Trennverfahren) an.
  • trennen Stoffgemische mithilfe von physikalischen Trennverfahren unter Ausnutzung von bekannten Stoffeigenschaften.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Stofferkennungsmethoden mit Sinnesorganen (z. B. Farbe, Geruch)
  • experimentelle Methoden der Stofferkennung (Kenngrößen: Siede- und Schmelztemperatur; Löslichkeit; elektrische Leitfähigkeit von Feststoffen und Flüssigkeiten)
  • Nachweisreaktionen: Glimmspanprobe, Knallgasprobe, Kalkwasserprobe, Nachweisreagenz für Wasser
  • Teilchenmodell zum Aufbau der Materie
  • Aggregatzustände, Aggregatzustandsänderungen
  • Reinstoffe, homogene und heterogene Stoffgemische
  • physikalische Trennverfahren: Filtration, Destillation, Magnetscheiden, Extraktion

C 9 Lernbereich 3: Aufbau der Materie (ca. 10 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • verwenden das Daltonsche Atommodell, um verschiedene Atomsorten zu unterscheiden.
  • nutzen ein stoffbezogenes Ordnungssystem zur Zuordnung verschiedener existierender Atomsorten in die Stoffklassen der Metalle und Nichtmetalle.
  • unterscheiden den Aufbau von Stoffen anhand der Grundbausteine der Materie in Salze (Ionengitter), molekulare Verbindungen (Moleküle) und Metalle (Metallgitter) sowie Stoffe, die atomar (einzelne Atome) aufgebaut sind.
  • unterscheiden die unterschiedliche Anziehung zwischen Nichtmetallatomen, Metallatomen und Ionen, um verschiedene Teilchenverbände voneinander abzugrenzen.
  • nutzen Modelle, um den Aufbau von Metallgittern, Molekülen und Ionengittern zu erklären.
  • leiten mithilfe der Bindigkeit von Nichtmetallatomen die Zusammensetzung einfacher Moleküle und deren chemischer Formeln ab.
  • stellen mithilfe von vorgegebenen Ionen und ihrer Ladung das Zahlenverhältnis der Ionen in binären Salzen dar.
  • erklären anhand von Modellen ausgewählte Eigenschaften von Metallen, molekular aufgebauten Stoffen und Salzen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • stoffbezogenes Ordnungssystem der Elemente (Bilder/Originale, Namen der Elemente, Schmelz- und Siedetemperaturen, Dichten)
  • Daltonsches Atommodell
  • Kombinationen der Grundbausteine der Materie (Metall- und Nichtmetallatome, Ionen)
  • Anziehungskräfte zwischen den Grundbausteinen: gerichtete Anziehung in Molekülen; ungerichtete Anziehung in Metall- und Ionengittern
  • Teilchenverbände: Metallgitter, Moleküle, Ionengitter, atomar vorkommende Atomsorten; passende Modelle
  • Bindigkeit; Molekülformeln (z. B. H2, H2O, NH3, CH4)
  • Ionenladung; Zahlenverhältnis der Ionen in binären Salzen
  • Eigenschaften von Metallen, molekular aufgebauten Stoffen und Salzen: z. B. Verformbarkeit, Sprödigkeit, Härte, Dichte, Schmelz- und Siedetemperatur

C 9 Lernbereich 4: Chemische Reaktion (ca. 16 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • wenden das Daltonsche Atommodell an, um Stoffänderungen als Umgruppierung von Atomen zu erklären.
  • ermitteln bei der Analyse von Wasser experimentell die Volumenverhältnisse der entstehenden Gase und bestätigen damit die Molekülformel von Wasser.
  • interpretieren Experimente zur Massenerhaltung bei Molekülreaktionen und bestätigen dadurch die Daltonsche Atomhypothese.
  • nutzen die chemische Formelsprache, um Synthese und Analyse zu beschreiben.
  • teilen Reinstoffe in Elemente und Verbindungen ein und grenzen diese von Gemischen ab.
  • beschreiben den Stoff- und Energieumsatz als typische Merkmale von chemischen Reaktionen und grenzen so chemische von physikalischen Vorgängen ab.
  • klassifizieren auftretende Energieänderungen und stellen sie grafisch dar, auch unter Berücksichtigung von katalysierten Reaktionen.
  • berechnen aus der absoluten Masse von Atomen und Molekülen deren molare Massen.
  • berechnen anhand von Größengleichungen Stoffumsätze bei einfachen Molekülreaktionen.
  • bewerten verschiedene Faktoren, die den Ablauf einer Verbrennungsreaktion beeinflussen.
  • vergleichen die Kohlenstoffdioxidbilanz bei der Verbrennung verschiedener Brennstoffe, um die Verwendung verschiedener Energieträger bezüglich ausgewählter Aspekte (z. B. Umweltbelastung, Gewinnung des Energieträgers, Nachhaltigkeit) zu bewerten und um den durch Verbrennung fossiler Energieträger ausgelösten Anstieg der Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre anhand des Kohlenstoff-Kreislaufes zu begründen.
  • begründen aufgrund des Nachweises von Kohlenstoffmonooxid bei Verbrennungsreaktionen die Notwendigkeit und die Bedeutung von Abgaskatalysatoren.
  • ermitteln aus experimentellen Befunden die Kennzeichen von Explosionen als besondere Verbrennungserscheinungen und leiten daraus vorbeugende Maßnahmen gegen Explosionen ab.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Analyse und Synthese als Umordnung von Teilchen; chemische Reaktion
  • Analyse von Wasser; Formelgleichung
  • Synthese von Wasser; Formelgleichung
  • Elemente und Verbindungen
  • Reversibilität von chemischen Reaktionen am Beispiel der Analyse und Synthese von Wasser
  • Aktivierung chemischer Reaktionen (Aktivierungsenergie), Auftreten verschiedener Energieformen
  • Reaktionsenergie als Änderung der inneren Energie, exothermer und endothermer Reaktionsverlauf
  • Katalyse: Eigenschaften von Katalysatoren und deren Bedeutung
  • Stoffumsatz: Stoffmenge, Masse und Teilchenzahl als Quantitätsgrößen; Avogadro-Konstante, molare Masse, Dichte und Teilchenmasse als Umrechnungsgrößen
  • absolute Atommassen, relative Atom- und Molekülmassen
  • Massenerhaltung bei chemischen Reaktionen
  • Summenformeln der homologen Reihe der Alkane; Verbrennung von Alkanen als chemische Reaktion
  • Unterschiedlicher Verlauf von Verbrennungsreaktionen (vollständige und unvollständige Verbrennung)
  • Funktion und Bedeutung des Abgaskatalysators
  • Explosion (Abhängigkeit von der Oberfläche, Explosionsbereich)
  • einfacher Kohlenstoff-Kreislauf

C 9 Lernbereich 5: Atombau und Periodensystem der Elemente (ca. 5 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • deuten die Befunde des Rutherfordschen Streuversuchs und leiten daraus das Kern-Hülle-Modell ab.
  • leiten aus experimentellen Befunden das Energiestufenmodell ab.
  • vergleichen die Aussagen verschiedener Modelldarstellungen zum Atombau und beschreiben die Modellgrenzen.
  • setzen Aussagen der Modelle in Beziehung zu Ordnungsprinzipien des Periodensystems.
  • nutzen das Periodensystem zur Ermittlung der Elektronenanzahl auf den verschiedenen Energiestufen, der Protonenzahl sowie der Neutronenzahl von Atomen und der Ionenladungszahl von Kationen und Anionen.
  • ordnen die Elektronen der Energiestufen den entsprechenden Kugelwolken zu.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Kern-Hülle-Modell (Rutherfordscher Streuversuch): Nukleonen (Protonen, Neutronen), Elektronen
  • Energiestufenmodell: Ionisierungsenergie, Flammenfärbung, Elektronenkonfiguration
  • Kugelwolkenmodell: Verteilung der Elektronen auf die einzelnen Kugelwolken
  • Periodensystem der Atomsorten: Protonenzahl, Verteilung der Elektronen auf die Energiestufen, Valenzelektronen, Neutronenzahl, Hauptgruppen, Perioden
  • Edelgaskonfiguration, Edelgasregel, Ionenladungszahl von Kationen und Anionen

C 9 Lernbereich 6: Chemische Bindung (ca. 17 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 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 daraus 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, Siede- und Schmelztemperatur des Wassers als Besonderheit
  • organische Verbindungsklassen (Alkane, Alkene, Alkanole, Alkanale, 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, Aldehydgruppe, Carboxygruppe