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Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Inhalt und Bedeutung der Chemie als Naturwissenschaft
Einführung in experimentelles Arbeiten (Verhalten im Chemieraum)
Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen, insbesondere: Umgang mit Gefahrstoffen (Risiken, Symbole, Entsorgung)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Beschreibung von Stoffen durch Eigenschaftskombinationen („Steckbriefe“)
Mit den Sinnen wahrnehmbare Stoffeigenschaften: Farbe, Glanz, Transparenz, Geruch, Geschmack, Oberflächenbeschaffenheit
Messbare Stoffeigenschaften: Siedetemperatur, Schmelztemperatur, Dichte, Härte, Brennbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Magnetismus, Rottefähigkeit
Ordnungsprinzipien für Reinstoffe (Gruppierung durch Eigenschaftskombinationen) Aggregatzustände und ihre Deutung über ein undifferenziertes Teilchenkonzept
Übergänge von Aggregatzuständen
Saure, alkalische und neutrale Lösungen, Indikatoren, pH-Skala, (Untersuchung von Alltagsstoffen und Laborchemikalien)
Löslichkeit von Feststoffen in Wasser und anderen Lösemitteln, Mischbarkeit von Flüssigkeiten (Temperaturabhängigkeit, Sättigungsgrad)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Reinstoffe und Stoffgemische
Definition über das Teilchenkonzept
Typisierung (Suspension, Emulsion, Lösungen, Nebel, Rauch u.a.)
Trennung von festen und flüssigen Stoffgemischen an Beispielen aus Alltag, Industrie und Umwelt (Anwendung von Verfahren wie Destillation, Sedimentation, Filtration,...)
Stofftrennung in der Analytik (Extraktion, Chromatographie,...)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Merkmale chemischer Reaktionen (Veränderung der Eigenschaften, energetische Erscheinungen) am Beispiel von Synthese- und/oder Zerlegungsreaktionen
Begriffe zum Teilchenkonzept: Element - Verbindung, Atom - Molekül - Gitter, Ausgangsstoff - Reaktionsprodukt
Beschreibung chemischer Reaktionen durch Wortgleichungen
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Zusammensetzung des Gasgemisches Luft (qualitativ, quantitativ)
Eigenschaften der Luftbestandteile und Nachweise (O2, CO2)
Reaktionen mit Sauerstoff (Oxidationsbegriff)
Oxidbildung von Elementarsubstanzen (Einführung und Anwendung der Formelsprache, Grundgesetze der Chemie)
Verbrennungsvorgänge in Alltag und Umwelt, Kohlenstoff und Kohlenwasserstoffe als Brennstoffe (Kerze, Heizung, Kraftwerk, Motor,...)
Holz, Kohle, Erdöl und Erdgas als Energieträger und Rohstoffe
Feuer und Explosionen (Brandverhütung und Brandbekämpfung)
Luft als Lebensgrundlage (Sauerstoff-/Kohlenstoffkreislauf), Luftverschmutzung und Luftreinhaltung (Treibhauseffekt, Smog, saurer Regen, Ozonproblematik)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Wasser in seinen Erscheinungs- und Verwendungsformen (Trinkwasser, Mineralwasser,...), Wasserkreislauf (natürlich – man-made)
Reinstoff Wasser: Zusammensetzung, Molekülbau (Synthese und Zerlegungsreaktionen)
Wasserstoff als Energieträger
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Weiterentwicklung des Teilchenkonzepts: Elementarteilchen, Ladungs- und Massenverhältnisse, räumlicher Bau (Kern-Hülle)
Ordnungsprinzipien bei den Elementen: Atommasse, Feinbau, Reaktivität (PSE)
Radioaktivität (Strahlungsarten, Wirkung), Strahlenschutz
Aus Atomen werden Ionen (Elektrolyse von Salzlösungen, Formelsprache)
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Eisengewinnung (Direktreduktion und Hochofenprozess)
Sauerstoffübertragung bei Metallen (edler und unedler Charakter, Edelmetalle)
Eisen, Stahl und andere Metallwerkstoffe im Vergleich
Schutz von Metallwerkstoffen (Anstriche, galvanische Überzüge, Feuerverzinkung)
Eigenschaften und Verwendung von Kunststoffen (Ersatz von Metallwerkstoffen)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Eigenschaften und Verwendung alltagsrelevanter Säuren und ihrer Salze
Alltagsrelevante Alkalien (Alkalihydroxide, Erdalkalioxide und –hydroxide, Ammoniak, Soda,...), Bildung von alkalischen Lösungen (Lauge)
Freisetzung von H⁺- bzw. OH⁻-Ionen bei sauren bzw. alkalischen Reaktionen
Anwendung der Neutralisation: Sodbrennen, Kalkung von Waldböden
Aufbau und Funktion von Böden (Untersuchung von Humus- und Kalkgehalt, pH-Wert), Nährsalze im Boden (Dünger), Saurer Regen
Kalk in Natur und Technik (Kreisläufe), Gips, Salzgewinnung
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Bedeutung des Kohlenstoffs in den Stoffkreisläufen des Lebens
Aufbau von Biomasse durch Fotosynthese, Atmung als Umkehrreaktion
Zucker und Stärke als Grundnährstoffe, Cellulose als Gerüstbaustoff in Natur und Technik
Die alkoholische Gärung (Ethanol als Genussmittel, Brenn – und Treibstoff, Lösemittel,...)
Organische Säuren (Essigsäure, Propionsäure), Verwendung im Haushalt (Reinigung, Konservierung,...)
Entstehung und Nutzung von Lagerstätten fossiler Brennstoffe (Anknüpfung an 8.5 dieser Handreichung), Inkohlung
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Wasser, Alkohole, fette Öle als Lösemittel für salzartige bzw. leicht flüchtige Stoffe (Extraktion)
Mischbarkeit von Alkoholen mit Wasser und Benzin, Wirkung von Hydroxylgruppe bzw Kohlenwasserstoffrest (hydrophil - lipophil), Korrelation von Teilchenstruktur und Stoffeigenschaft
Aufbau und Eigenschaften von Fetten, Fettsäuren
Kosmetika: Wirkungsweise von Emulgatoren, Inhalts- und Wirkstoffe
Wirkung von Seifen und Tensiden (Modellbetrachtung der Grenzflächenaktivität), Inhaltsstoffe moderner Wasch- und Reinigungsmittel (Bleichmittel, Enzyme, optische Aufheller, Phosphate/Gerüstsilikate,...)
Wasserbelastung durch Waschmittelinhaltsstoffe
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Elektrolyse einer wässrigen Lösung (z.B. ZnBr2, CuCl2), Ionenbildung: Entstehung von Kationen und Anionen durch Elektronenabgabe und -aufnahme
Ionenbindung und Ionengitter (z.B. NaCl, CaCO3 ), Bezug zu Kristallstruktur und Stoffeigenschaften, vgl. 8.2 dieser Handreichung
Oxidation und Reduktion als Elektronenübergänge (Metalle in Ionenlösungen), Spannungsreihe
Elektrische Energie aus Batterien (Zink-Braunstein- und Zink-Luft-Batterie, Blei- und Ni-Cd-Akkumulatoren), Recycling
Energie aus Brennstoffzellen
Zukunft der Energienutzung und –speicherung (Begrenztheit fossiler Energieträger, Kraft- und Treibstoffe im Vergleich, regenerative Energien)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Reduktion von Eisenoxid mit Aluminium (Thermitverfahren)
Eisengewinnung (Direktreduktion und Hochofenprozess)
Sauerstoffübertragung bei Metallen (edler und unedler Charakter, Aufstellen von Reaktionsgleichungen)
Eisen, Stahl und andere Metallwerkstoffe im Vergleich
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Weiterentwicklung des Teilchenkonzepts: Kern-Hülle-Modell und Schalenmodell (Elementarteilchen, Ladungs- und Massenverhältnisse, räumlicher Bau)
Hauptgruppen und Perioden: Das PSE als Spiegel des Schalenmodells (Wertigkeit, Oktettregel, Reaktivität)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Elektrolyse einer wässrigen Lösung (z.B. ZnBr2, CuCl2)
Ionenbildung: Entstehung von Kationen und Anionen durch Elektronenabgabe und -aufnahme (Oktettregel), Elektronenkonfiguration bei Alkali-, Erdalkali- und Halogenatomen und -ionen
Ionenbindung und Ionengitter (z.B. NaCl, CaCO3 ), Bezug zu Kristallstruktur und Stoffeigenschaften, vgl. 8.2 dieser Handreichung
Bindungsverhältnisse in Molekülen, Betrachtung der Atombindung bei H2O, F2, N2, O2, CH4
Wasser als Dipolmolekül (Interpretation des Salzlösens)
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Eigenschaften und Verwendung alltagsrelevanter Säuren und ihrer Salze
Charakteristik einer sauren Reaktion (Freisetzung von H⁺- bzw. H₃O⁺-Ionen, Protolysebegriff), Säurerest-Ionen
Alltagsrelevante Alkalien (Alkalihydroxide, Erdalkalioxide und –hydroxide, Ammoniak, Soda,...), Bildung von alkalischen Lösungen/Laugen (Freisetzung von Hydroxid-Ionen)
Neutralisation als Reaktionstyp
Aufbau und Funktion von Böden (Untersuchung von Humus- und Kalkgehalt, pH-Wert), Nährsalze im Boden (Dünger, Ionenaustausch, Pufferverhalten), Saurer Regen
Kalk in Natur und Technik (Kreisläufe), Gips
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Bedeutung des Kohlenstoffs in den Stoffkreisläufen des Lebens
Aufbau von Biomasse durch Fotosynthese, Atmung als Umkehrreaktion
Gewinnung und Verarbeitung von Erdöl (fraktionierte Destillation, Cracken), Erdölprodukte
Bau und Eigenschaften von Kohlenwasserstoffen (Alkane, Alkene)
Klassifizierung von Kunststoffen (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere), Herstellungsverfahren, z.b. Polymerisation (Strukturbetrachtungen)
Entstehung und Nutzung von Lagerstätten fossiler Brennstoffe (Anknüpfung: 8.5 dieser Handreichung), Inkohlung
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Zucker und Stärke als Grundnährstoffe (Einfach- und Mehrfachzucker)
Cellulose als Gerüstbaustoff in Natur und Technik
Die alkoholische Gärung (Ethanol als Genussmittel, Brenn – und Treibstoff, Lösemittel,...), Systematik der Alkanole
Organische Säuren (Essigsäure, Propionsäure), Verwendung im Haushalt (Reinigung, Konservierung,...)
Esterbildung, Aufbau und Eigenschaften von Fetten, Fettsäuren
Verbindliche Unterrichtsinhalte/Aufgaben
Wasser, Alkohole, fette Öle als Lösemittel für salzartige bzw. leicht flüchtige Stoffe (Extraktion)
Mischbarkeit von Alkoholen mit Wasser und Benzin, Wirkung von Hydroxylgruppe bzw Kohlenwasserstoffrest (hydrophil - lipophil), Korrelation von Teilchenstruktur und Stoffeigenschaft
Kosmetika: Wirkungsweise von Emulgatoren, Inhalts- und Wirkstoffe
Seifen und Tenside (Modellbetrachtung der Grenzflächenaktivität)
Wirkungsweise von Inhaltsstoffen moderner Wasch- und Reinigungsmittel (oxidative Bleichen, enzymatische Zerlegung, optisches Aufhellen, Komplexierung von Härtebildnern)
Wasserbelastung durch Waschmittelinhaltsstoffe, Eutrophierung
