C8 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten

kennen die Bedeutung der Gefahrstoffkennzeichnung und leiten daraus Maßnahmen zum sicherheitsgerechten Umgang mit Haushalts- und wenigen ausgewählten Laborchemikalien und deren umweltgerechter Entsorgung ab. setzen grundlegende Arbeitstechniken bei der Durchführung einfacher angeleiteter Experimente ein. Dabei nehmen sie mithilfe verschiedener Darstellungsformen die Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung der erhobenen Daten strukturiert nach Anleitung vor. formulieren ausgehend von einfach strukturierten Alltagsphänomenen chemische Fragestellungen und planen hypothesengeleitet v. a. qualitative Experimente zu deren Beantwortung. interpretieren erhobene oder recherchierte Daten und setzen diese zu den Eingangshypothesen in Beziehung. beschreiben die Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens im Rahmen eines Erkenntniswegs und schätzen ab, ob eine vorgegebene Fragestellung mithilfe chemischer Methoden zu beantworten ist. beschreiben Eigenschaften von Modellen und verwenden Modelle zur Veranschaulichung und Erklärung des Aufbaus der Materie aus verschiedenen Teilchen und zur Beschreibung chemischer Reaktionen. vergleichen die Eignung verschiedener Modelle zum Aufbau der Materie zur Erklärung von chemischen Phänomenen, erkennen dabei die Eigenschaften, Aussagekraft und Grenzen von Modellen und leiten daraus die Notwendigkeit ab, Modelle kritisch zu hinterfragen und weiterzuentwickeln. übersetzen Alltagssprache in Fachsprache und umgekehrt, nutzen die systematische Nomenklatur zur Benennung von Stoffen und unterscheiden bei der Formulierung chemischer Sachverhalte exakt zwischen Stoff- und Teilchenebene. nutzen die Symbol- und Formelsprache zur Beschreibung des submikroskopischen Aufbaus von Stoffen aus Atomen, Molekülen und Ionen sowie zur Beschreibung der Teilchenänderungen bei einfachen chemischen Reaktionen. beantworten chemische Fragestellungen, indem sie vorgegebene, auf einfachen Texten und wenigen Darstellungsformen beruhende Quellen auswerten. recherchieren und erkennen für die Bewertung von chemischen Sachverhalten relevante Kriterien und wägen sie gegeneinander ab, indem sie vorgegebene Pro- und Kontra-Argumente vergleichen.

C8 Lernbereich 2: Stoffe und ihre Eigenschaften – Von beobachtbaren Stoffeigenschaften zum Teilchenmodell (ca. 23 Std.)

beschreiben die Eigenschaften von Stoffen und ordnen Stoffe nach verschiedenen Kriterien. Dabei erläutern sie die Notwendigkeit definierter Kenneigenschaften zur Charakterisierung und Identifizierung eines Reinstoffes. wenden das Teilchenmodell zur Erklärung von Stoffeigenschaften und physikalischen Vorgängen an. kategorisieren Stoffe als Reinstoff oder Stoffgemisch und erklären Trennverfahren aus Alltag und Technik mithilfe unterschiedlicher Stoffeigenschaften. weisen die Gase Sauerstoff, Kohlenstoffdioxid und Wasserstoff mithilfe einfacher Reaktionen nach. ermitteln experimentell und rechnerisch den Gehalt eines Reinstoffes in einem Stoffgemisch und bewerten die Zuverlässigkeit der gewählten Messmethode.

C8 Lernbereich 3: Chemische Reaktion – Vom Teilchenmodell zum Daltonschen Atommodell (ca. 36 Std.)

beschreiben das Verschwinden und Neuentstehen von Stoffen sowie den zugehörigen Energieumsatz als typisch für die Stoffebene chemischer Reaktionen und grenzen die chemische Reaktion dadurch von einem physikalischen Vorgang ab. klassifizieren die bei chemischen Reaktionen auftretende Energieänderung und stellen diese auch unter Betrachtung katalysierter Reaktionen grafisch dar. wenden das Daltonsche Atommodell an, um Massenerhaltung und Stoffänderungen mit der Umgruppierung von Atomen auf der Teilchenebene zu erklären und Gemische, Verbindungen und Elemente voneinander abzugrenzen. nutzen das Periodensystem als Informationsquelle für die verschiedenen Atomarten und für die Zuordnung der Elemente zu den Stoffklassen Metalle, Halbmetalle oder Nichtmetalle. begründen die bei chemischen Reaktionen auftretende Energieänderung mit dem Spalten und Bilden von chemischen Bindungen auf Grundlage des Daltonschen Atommodells. werten Versuchsergebnisse zur Ermittlung von relativen Atommassen und zur Molekülformelbestimmung für gasförmige Elemente und binäre Verbindungen aus. berechnen mithilfe von Größengleichungen die Stoffumsätze bei einfachen Molekülreaktionen. vergleichen die Kohlenstoffdioxidbilanz und die Reaktionswärme bei der Verbrennung verschiedener Brennstoffe, um die Verwendung verschiedener Energieträger zu bewerten (z. B. Umweltbelastung, Nachhaltigkeit, Energieeffizienz) und um den durch die Verbrennung fossiler Energieträger ausgelösten Anstieg der Kohlenstoffdioxid-Konzentration in der Atmosphäre anhand des Kohlenstoffatom-Kreislaufs zu begründen.

C8 Lernbereich 4: Chemische Verbindungen und ihre Eigenschaften – Vom Daltonschen Atommodell zum Kern-Hülle-Modell (ca. 25 Std.)

werten Ergebnisse (z. B. Reibungselektrizität, Leitfähigkeitsmessungen) von Experimenten mit molekularen Stoffen, Metallen und Salzen aus und führen diese Ergebnisse auf den unterschiedlichen Aufbau zurück. begründen anhand der Eigenschaften von Metallen die Grenzen des Daltonschen Atommodells und entwickeln ein Modell für den Bau von Metallen. grenzen binäre molekulare Verbindungen von binären ionogenen Verbindungen ab, indem sie bei chemischen Reaktionen zwischen der Reaktion von einem Nichtmetall mit einem Nichtmetall und der Reaktion von einem Metall mit einem Nichtmetall unterscheiden. unterscheiden die gerichtete Anziehung zwischen den ungeladenen Nichtmetallatomen in Molekülen von der ungerichteten Anziehung zwischen Metall-Kationen und Nichtmetall-Anionen in einem Ionengitter, um Molekül- von Verhältnisformeln abzugrenzen. modellieren den Aufbau von Molekülen und einfachen Ionengittern, um zwischen einer Molekül- und einer Verhältnisformel zu unterscheiden. leiten aus vorgegebenen Ionenladungen und Formeln für Molekül-Ionen die Verhältnisformeln von Salzen ab, um den Salznamen und die Formel ineinander zu transformieren, und erklären die Eigenschaften von Salzen als Folge ihres Aufbaus aus Ionen. weisen Ionen experimentell nach und ermitteln so die Zusammensetzung von Salzen. zeigen anhand experimenteller Befunde die Grenzen des Daltonschen Atommodells auf, ordnen Protonen und Neutronen dem Atomkern und Elektronen der Atomhülle zu und skizzieren deren Anordnung, um experimentelle Beobachtungen zu erklären.

C11 Lernbereich 1: Wie Chemiker denken und arbeiten

recherchieren an ausgewählten Beispielen die Gefahrstoffkennzeichnung von Chemikalien und leiten daraus geeignete Maßnahmen zum sicherheitsgerechten Umgang mit Laborchemikalien und deren umweltgerechter Entsorgung ab, um dadurch das Gefahrenpotential beim Experimentieren zu minimieren. setzen Analysemethoden und fachgemäße Arbeitstechniken (u. a. Dünnschichtchromatographie, Säure-Base- bzw. Redox-Titration) bei der selbständigen, sicherheitsgerechten Durchführung qualitativer und quantitativer naturwissenschaftlicher Untersuchungen ein. stellen theoriebasiert zu chemischen Fragestellungen Hypothesen auf, planen ausgehend von diesen überwiegend selbständig naturwissenschaftliche Untersuchungen und nutzen Modelle und digitale Simulationen, um chemische Fragestellungen zu bearbeiten. beurteilen die Validität von erhobenen oder recherchierten Daten (u. a. digitale Messwerterfassung, Internetrecherche) und benennen mögliche Ursachen für Mess- und Verfahrensfehler. bereiten erhobene oder recherchierte Daten für die Auswertung auf, indem sie verstärkt Tabellenkalkulationsprogramme nutzen. Sie finden Trends, Strukturen und Beziehungen, um die zugrunde liegende Hypothese zu stützen bzw. zu falsifizieren. verwenden verschiedene Modelle (u. a. Moleküldarstellungen und Simulationen am Computer) zur Veranschaulichung von Bindungsverhältnissen und Molekülgeometrien in komplexen organischen Molekülen (z. B. Enzyme, Wirkstoff-Moleküle) und Wechselwirkungen zwischen Wirkstoff-Molekül und Rezeptor-Molekül bzw. Substrat-Molekül und Enzym-Molekül. beschreiben charakteristische funktionelle Gruppen und Strukturelemente sowie den Bau von Molekülen, indem sie geeignete Darstellungsformen (z. B. Fischer-Projektionsformel, Haworth-Projektionsformel, analoge und digitale 3D-Darstellungen) nutzen oder interpretieren. überführen Sachverhalte in eine sach-, adressaten- und situationsgerechte Darstellungsform, um chemische und pharmazeutische Problemstellungen zu bearbeiten und darzustellen. schätzen auch selbständig beschaffte analoge und digitale Quellen im Hinblick auf ihre Eignung ein und nutzen sie, um Sachverhalte zu bewerten. formulieren unter Nutzung fachwissenschaftlicher Erkenntnisse der Chemie systematisch und begründet Handlungsoptionen (u. a. Lebensmittelauswahl, Verwendung von Arzneimitteln), wenden dabei Entscheidungsstrategien an und reflektieren über getroffene Entscheidungen. beschreiben und bewerten soziale, kulturelle, technologische sowie ökologische und ökonomische Einflüsse auf die Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens.

C11 Lernbereich 2: Lebensmittelchemie (ca. 34 Std.)

recherchieren die Zusammensetzung von Lebensmitteln, um sie nach selbstgewählten Kriterien zu kategorisieren. vergleichen ausgewählte Inhaltsstoffe von Nahrungsmitteln anhand des submikroskopischen Baus, um sie den Makronährstoffen (Kohlenhydrate, Fette und Proteine) und Mikronährstoffen zuzuordnen und deren Bedeutung für den menschlichen Körper zu beschreiben. führen experimentelle Untersuchungen an Lebensmitteln durch, um Makronährstoffe und weitere Bestandteile nachzuweisen. wählen geeignete Verfahren aus, um den Gehalt von Lebensmittelinhaltsstoffen experimentell zu bestimmen. wenden chromatographische Analysemethoden an und werten Chromatogramme aus, um die enthaltenen Reinstoffe in Lebensmitteln zu identifizieren. beschreiben den spezifischen Drehwinkel als Kenneigenschaft, um optisch aktive Substanzen zu charakterisieren sowie zu identifizieren. erkennen in Molekülen asymmetrische Kohlenstoff-Atome als Stereozentren, um Moleküle den verschiedenen Stereoisomerietypen zuzuordnen. benennen chirale Moleküle mithilfe der Nomenklatur und ordnen ausgewählte einfache Biomoleküle dem D- oder L-Typ zu. charakterisieren ausgewählte Kohlenhydrate aufgrund des Molekülbaus als Mono-, Di- und Polysaccharide und begründen deren chemische und physiologische Eigenschaften u. a. mithilfe des Struktur-Eigenschafts-Konzepts. bewerten die Bedeutung von Kohlenhydraten für die Ernährung. erklären die Bedeutung von Fetten und fetten Ölen für die Ernährung mithilfe der Zusammensetzung und Struktur von Fett-Molekülen. beschreiben die allgemeine Grundstruktur von L-2-Aminocarbonsäure-Molekülen, leiten daraus den allgemeinen Aufbau von Protein-Molekülen ab und beschreiben deren Bedeutung für den menschlichen Körper. unterteilen die Bestandteile von Nahrungsmitteln in hydrophile, lipophile und amphiphile Stoffe, um z. B. die Resorption und Verweildauer von Vitaminen im Körper zu begründen und geeignete Lösemittel für die Zubereitung abzuleiten. erklären die Bedeutung der verschiedenen Verdauungssäfte aus chemischer Sicht. beschreiben anhand einer einfachen Modellvorstellung Enzymreaktionen und deren Hemmung. begründen individuelle Unterschiede (genetisch bedingt oder erworben) bei der Verdauung und Resorption von Nahrungsbestandteilen. vergleichen verschiedene Möglichkeiten der Lebensmittelauswahl bezüglich der chemischen Zusammensetzung der Nahrung und bewerten diese im Hinblick auf Ausgewogenheit und Nachhaltigkeit, z. B. Klimawandel. Dabei berücksichtigen sie kontroverse Vorstellungen zwischen wissenschaftlicher Erkenntnis, tradiertem Wissen und Ernährungstrends.

C11 3.1 Arzneimittel im Verdauungssystem (ca. 8 Std.)

beschreiben die Bildung von Magensäure und erklären daran die Wirkweise von Protonenpumpen-Hemmern. recherchieren und beschreiben die Wirkung und Nebenwirkungen (z. B. Völlegefühl) von Antazida unterschiedlicher Zusammensetzung und verschiedenen Wirkprinzips und bewerten die verschiedenen Behandlungsmöglichkeiten von Sodbrennen. recherchieren die Wirkung und bewerten die Einnahme von Verdauungshilfsmitteln, wie z. B. Verdauungsenzymen (z. B. Lactase, Lipasen), Entschäumern, Prä- oder Probiotika.

C11 3.2 Schmerzmittel (ca. 12 Std.)

recherchieren u. a. im Internet die Zusammensetzung und den Konsum von Schmerzmitteln (z. B. Acetylsalicylsäure, Ibuprofen, Paracetamol) und bewerten deren Anwendung, indem sie sich über die Chemie der Wirkstoff-Moleküle informieren. wenden den Mechanismus von Kondensationsreaktionen an, um die Bildung von Carbonsäureestern und -amiden zu beschreiben. leiten aus den Strukturformeln ausgewählter Wirkstoff-Moleküle retrosynthetisch die Edukte und den Reaktionstyp ab. planen ein Experiment zur Extraktion von Acetylsalicylsäure aus Schmerztabletten, um deren Eigenschaften mit im Schulexperiment hergestellter Acetylsalicylsäure zu vergleichen. werten Experimente zum qualitativen und quantitativen Nachweis von Wirkstoffen in frei verkäuflichen Schmerzmitteln aus, um deren Zusammensetzung zu vergleichen. beschreiben stark vereinfacht die Entstehung von Schmerzen und erläutern die Wirkung von Schmerzmittelwirkstoffen auf Cyclooxygenasen. vergleichen und beurteilen verschiedene Darreichungsformen von Arzneimitteln im Hinblick auf Wirkungseintritt und Wirkungsdauer.