Kompetenzerwerb in den Klassenstufen 7–10

texterschließende Hilfsmittel selbstständig nutzen unvoreingenommen und konstruktiv mit Authentizität umgehen, d. h. Sachverhalte, Vorgänge, Personen und Handlungen aus der Perspektive anderer betrachten mit anderen zusammenarbeiten und dabei Unterstützung geben und annehmen über eigene Lernstrategien und Sprachhandlungen reflektieren ihren Kompetenzerwerb einschätzen Reinstoffe und Stoffgemische unterscheiden ausgewählte Reinstoffe und ihre typischen Eigenschaften nennen Aggregatzustände mithilfe des Kugelteilchenmodells beschreiben, den Zusammenhang zwischen Temperatur und Teilchenbewegung erläutern Verbrennungen als Beispiel für Stoffumwandlung unter Freisetzung von Energie beschreiben und Stoffe als Energieträger kennzeichnen ausgewählte chemische Sachverhalte beschreiben, vergleichen, ordnen, erläutern, begründen, bewerten den Zusammenhang von Stoffeigenschaften und dem Trennen von Stoffgemischen (Dekantieren, Eindampfen und Filtrieren) erläutern Experimente angeleitet durchführen und auswerten sowie die dazu erforderlichen Geräte benennen und sachgerecht handhaben die Chemie als Naturwissenschaft kennzeichnen die Bedeutung der Chemie für verschiedene Lebensbereiche erläutern ausgewählte Stoffe anhand ihrer Eigenschaften charakterisieren und erkennen das Gefahrenpotenzial von Stoffen anhand der Kennzeichnung einschätzen und die Sicherheitsbestimmungen entsprechend der Arbeitsanweisung einhalten chemische Reaktionen und physikalische Vorgänge anhand der Stoffumwandlung unterscheiden den energetischen Verlauf bei chemischen Reaktionen beschreiben: • Energieformen (chemische, elektrische, thermische Energie und Strahlungsenergie) und deren Umwandlungen • Energieschemata für exotherme und endotherme Reaktionen • Aktivierungsenergie Stoff- und Energieumwandlung als Merkmal der chemischen Reaktion kennzeichnen die Wirkung eines Katalysators auf die Aktivierungsenergie beschreiben und im Energieschema darstellen Wortgleichungen für chemische Reaktionen formulieren (Bestimmen von Ausgangsstoffen und Reaktionsprodukten, Bedeutung des Reaktionspfeils) Das Experiment als Methode zur Erkenntnisgewinnung Die Lernenden können die Bedeutung des Experiments erläutern ein Versuchsprotokoll erstellen Geräte benennen sowie Bau und Funktionsweise eines Brenners beschreiben ➢ im Schülerexperiment: • Stoff- und Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen unter Anleitung planen, durchführen und auswerten • Geräte sicher handhaben und den Brenner unter Beachtung der Sicherheitsregeln nutzen 2.1.1.2 Atombau – Periodensystem der Elemente (PSE) Die Lernenden können den Atombau anhand folgender Modelle beschreiben und die Bedeutung von Modellen erläutern: • Kugelteilchenmodell • Kern-Hülle-Modell • Schalenmodell den Aufbau eines Atoms aus Protonen, Neutronen und Elektronen beschreiben den Begriff chemisches Element definieren und das Elementsymbol als Kurzschreibweise verwenden 14 die Stoffmenge n und die molare Masse M definieren sowie Berechnungen durchführen: • molare Massen unter Verwendung des PSE • Masse, molare Masse und Stoffmenge für Elemente und Verbindungen die Ordnungsprinzipien des PSE beschreiben den Zusammenhang zwischen Atombau und Stellung des Elements im PSE erläutern: • Ordnungszahl • Periodennummer • Hauptgruppennummer für die ersten 20 Elemente des PSE die Besetzung der Schalen im Energieniveauschema darstellen die Elektronen der äußersten Schale als Valenzelektronen benennen und die LEWIS- Formeln der Atome von Hauptgruppenelementen angeben die Elemente aufgrund ihrer Stellung im PSE den Metallen und Nichtmetallen zuordnen die Begriffe Ion (Anion, Kation) und Molekül definieren und die Bildung der Ionen mit der Oktettregel erklären die Aussagen chemischer Symbole und Formeln angeben die chemische Zeichensprache als international einheitliche Schreibweise kennzeichnen 2.1.1.3 Molekülsubstanzen Sauerstoff Die Lernenden können den Anteil von Sauerstoff im Stoffgemisch Luft angeben Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten von Sauerstoff nennen das Sauerstoff-Molekül beschreiben: • Molekülformel • Elektronenpaarbindung • Anwenden der Oktettregel • Valenzstrichformel die Verbrennung als chemische Reaktion mit Sauerstoff (Oxidation) kennzeichnen und das Reaktionsprodukt als Oxid bezeichnen die Glimmspanprobe als Nachweis für Sauerstoff beschreiben den Begriff chemische Verbindung definieren die Namen ausgewählter Metalloxide und Nichtmetalloxide aus den Formeln ableiten Reaktionsgleichungen (Wort- und Formelgleichungen) für Oxidationsreaktionen formulieren die Bedingungen für das Entstehen eines Feuers nennen sowie Maßnahmen des Brandschutzes und der Brandbekämpfung ableiten ➢ im Schülerexperiment: • Sauerstoff durch die Glimmspanprobe nachweisen • Eisen verbrennen Wasserstoff Die Lernenden können den Bau des Wasserstoff-Moleküls beschreiben: • Molekülformel • Elektronenpaarbindung • Valenzstrichformel 15 Eigenschaften von Wasserstoff nennen den Zusammenhang zwischen Eigenschaften und Verwendungen des Wasserstoffs erläutern Wasserstoff-Luft-Gemische als Knallgas benennen und die Knallgasprobe beschreiben die Oxidation von Wasserstoff unter Verwendung des Kugelteilchenmodells als chemische Reaktion darstellen, die Teilchenänderung beschreiben und als Merkmal der chemischen Reaktion kennzeichnen Wasserstoff als Energieträger beschreiben: • Energieabgabe bei der Oxidation von Wasserstoff • Zersetzung des Wassers als Umkehrreaktion zur Synthese von Wasser aus den Elementen (Wort- und Formelgleichung) • Wasserstofftechnologie, Bedeutung eines Katalysators ➢ im Schülerexperiment: • Wasserstoff herstellen • Wasserstoff pneumatisch auffangen • Wasserstoff durch die Knallgasprobe nachweisen Wasser als Reinstoff charakterisieren und vom umgangssprachlich genutzten Begriff Wasser (z. B. Trinkwasser, Mineralwasser) abgrenzen das Wasser-Molekül als Dipolmolekül beschreiben: • Valenzstrichformel • polare Elektronenpaarbindung • Differenz der Elektronegativitätswerte  EN • Kennzeichnung der Partialladungen (+, −) die polare und die unpolare Elektronenpaarbindung unterscheiden Wasserstoffbrücken als zwischenmolekulare Wechselwirkung beschreiben aus der Struktur des Wasser-Moleküls Eigenschaften des Wassers ableiten den nachhaltigen Umgang mit der Ressource Wasser (z. B. im Haushalt) bewerten ➢ Schülerexperiment: • Löseverhalten verschiedener Stoffe in Wasser (z. B. Emulsion, Suspension, Lösung) vergleichen Systematisierung Die Lernenden können die Begriffe Stoff, Reinstoff (chemisches Element, chemische Verbindung) und Stoffgemisch (Emulsion, Suspension, Lösung, Nebel, Rauch) definieren, in einem Begriffssystem ordnen und Beispiele nennen Molekülsubstanzen als Stoffgruppe kennzeichnen die Bildung von Molekülen als Möglichkeit zur Erreichung einer stabilen Außenschale (Oktettregel) beschreiben Aussagen von Formeln und Symbolen auf Teilchen- und Stoffebene unterscheiden 16 2.1.1.4 Metalle Metalle Die Lernenden können Metalle als Reinstoffe und Legierungen als Stoffgemische kennzeichnen den Bau der Metalle (Metall-Ionen, Elektronengas) und die Metallbindung beschreiben Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften sowie zwischen Eigenschaften und Verwendung von Metallen und Legierungen erläutern ➢ im Schülerexperiment: • ausgewählte Eigenschaften von Metallen (elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verformbarkeit) untersuchen Metalloxide als Ionensubstanzen Die Lernenden können die Oxidation von Metallen als chemische Reaktion mit Sauerstoff charakterisieren: • Bindungsänderung als Merkmal einer chemischen Reaktion • Wort- und Formelgleichungen die Ionenbildung am Beispiel von Magnesiumoxid beschreiben: • Anwendung der Oktettregel • Elektronenabgabe bzw. -aufnahme • Ladungsbestimmung anhand der Protonen- und Elektronenzahl den Begriff Ionenbindung definieren Formeln für Metalloxide aufstellen Aussagen von Formeln und Symbolen auf Teilchen- und Stoffebene unterscheiden das Gesetz von der Erhaltung der Masse auf chemische Reaktionen anwenden ➢ im Schülerexperiment: • ein Metall oxidieren Herstellung der Metalle Die Lernenden können die Reduktion von Metalloxiden als chemische Reaktion unter Sauerstoffabgabe charakterisieren die Redoxreaktion als Sauerstoffübertragung am Beispiel der Metallgewinnung aus Metalloxiden beschreiben: • Wort- und Formelgleichungen • Kennzeichnung von Oxidation und Reduktion als Teilreaktion • Donator-Akzeptor-Vorgänge die Herstellung von Roheisen im Hochofen beschreiben: • Wort- und Formelgleichung für den Gesamtprozess • Gegenstromprinzip, kontinuierliche Prozessführung • Energiebedarf • Umweltaspekte Bedingungen für Korrosion nennen Maßnahmen des Korrosionsschutzes von Eisen ableiten und die Bedeutung des Korrosionsschutzes erläutern Stahl als Veredelungsprodukt von Roheisen beschreiben: • Altmetalle als Wertstoffressource zur Stahlherstellung • Verwendung von Stahl ➢ im Schülerexperiment: • ein Metalloxid mit Kohlenstoff reduzieren 17 2.1.1.5 Säuren und saure Lösungen Die Lernenden können Formeln und Namen ausgewählter Säuren sowie deren Säurerest-Ionen (Cl−, CO32−, NO3−, SO42−, SO32−, PO43−) nennen Säuren und saure Lösungen unterscheiden: • Säuren als Molekülsubstanzen • Dissoziation in wässriger Lösung zu Wasserstoff-Ionen und Säurerest-Ionen (ARRHENIUS) • Dissoziationsgleichungen • Verhaltensregeln beim Umgang Eigenschaften saurer Lösungen nennen: • charakteristische Färbung von Indikatoren (pH-Wert < 7) • ätzende Wirkung • elektrische Leitfähigkeit • Reaktion mit unedlen Metallen und Carbonaten die Bildung saurer Lösungen aus Nichtmetallen sowie aus Nichtmetalloxiden beschreiben und Wort- und Formelgleichungen formulieren die Verwendung von sauren Lösungen an Beispielen erläutern ➢ im Schülerexperiment: • Schweflige Säure ausgehend von Schwefel herstellen und mit Indikator untersuchen • die elektrische Leitfähigkeit von sauren Lösungen prüfen 2.1.1.6 Basen und basische Lösungen Die Lernenden können die Namen ausgewählter Metallhydroxide nennen und Formeln aufstellen Basen und basische Lösungen unterscheiden: • Metallhydroxide als Ionensubstanzen • Dissoziation in wässriger Lösung zu Hydroxid-Ionen und Metall-Kationen (ARRHENIUS) • Dissoziationsgleichungen • Verhaltensregeln beim Umgang Eigenschaften basischer Lösungen nennen: • charakteristische Färbung von Indikatoren (pH-Wert > 7) • ätzende Wirkung • elektrische Leitfähigkeit die Bildung basischer Lösungen aus Metallen sowie aus Metalloxiden beschreiben und Wort- und Formelgleichungen formulieren die Verwendung von Basen und basischen Lösungen an Beispielen erläutern ➢ im Schülerexperiment: • Calciumhydroxid-Lösung ausgehend von Calcium herstellen und mit Indikator untersuchen 18 2.1.1.7 Neutralisation Die Lernenden können den Begriff Neutralisation definieren: • Reaktion von sauren und basischen Lösungen • Reaktion von Wasserstoff- und Hydroxid-Ionen Neutralisationen als Wort- und Ionengleichung formulieren die Bedeutung der Neutralisation an ausgewählten Beispielen erläutern ➢ im Schülerexperiment: • eine Neutralisation mit Farbindikator durchführen 2.1.1.8 Salze Die Lernenden können Formeln für Salze unter Berücksichtigung der Ionenladungen aufstellen Vorkommen und Verwendung ausgewählter Salze nennen den Bau des Ionengitters beschreiben den Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften (Verformbarkeit, elektrische Leitfähigkeit, Schmelztemperatur) erläutern das Lösen von Salzen als chemische Reaktion kennzeichnen (Hydratation) die Bildung von Salzen beschreiben und Wort- und Formelgleichungen formulieren Fällungsreaktionen als Nachweisreaktionen von Ionen (Cl−, SO42−) beschreiben ➢ im Schülerexperiment: • die elektrische Leitfähigkeit von Salzkristallen und Salzlösungen untersuchen • Cl−, SO42− durch Fällungsreaktionen nachweisen 2.1.1.9 Systematisierung Die Lernenden können Teilchenarten vergleichen: • Atom • Molekül • Ion Bindungsarten vergleichen: • unpolare und polare Elektronenpaarbindung • Metallbindung • Ionenbindung Stoffgruppen vergleichen: • Metalle • Molekülsubstanzen • Ionensubstanzen Merkmale chemischer Reaktionen an Beispielen erläutern: • Stoff- und Energieumwandlung • Teilchenänderung und Umbau chemischer Bindungen 19 2.1.2 Selbst- und Sozialkompetenz Die Entwicklung der nachfolgend ausgewiesenen Selbst- und Sozialkompetenz erfolgt in geeigneten Lernsituationen: Die Lernenden können individuell und in kooperativen Lernformen arbeiten und in diesem Kontext • Lernziele formulieren und ihre Lernergebnisse einschätzen • Verhaltensregeln festlegen bzw. einhalten und das Verhalten reflektieren • Verantwortung für das eigene Lernen übernehmen • zielstrebig lernen • Hilfe annehmen und geben mit Erfolgen und Misserfolgen angemessen umgehen mit Konflikten angemessen umgehen ihre Meinung begründet einbringen und sich für andere Meinungen offen zeigen sachgerecht kommunizieren respektvoll mit anderen Personen umgehen Die Entwicklung der nachfolgend ausgewiesenen Selbst- und Sozialkompetenz erfolgt anhand geeigneter fachlicher Kontexte: Die Lernenden können Fachwissen angemessen anwenden, um Kontexte, z. B. • sich einen eigenen Standpunkt zu bilden und Brandbekämpfung, Wasserstoffdiesen begründet zu vertreten technologie, Korrosionsschutz, saure • verantwortungsvoll zu entscheiden bzw. zu und basische Lösungen im Haushalt handeln • die Chemie als empirische Wissenschaft zu Überprüfen von Hypothesen anhand verstehen und die Vorläufigkeit wissenschaftvon Daten aus Experimenten licher Erkenntnisse anzuerkennen Weiterentwicklung des PSE • ein naturwissenschaftlich geprägtes Weltbild Bedeutung von Modellen (z. B. zu entwickeln Atommodelle), Verständnis von Zusammenhängen (Periodensystem der Elemente) Gewinnung von Daten aus Experimenten • pseudowissenschaftliche Darstellungen und irreführende Produktbeschreibungen in Falschinformationen zu erkennen Werbung und sozialen Medien (z. B. „pH-neutral“, „ohne Chemie“), fehlerhafte Verwendung der Fachsprache im Alltag (z. B. „natriumarmes Mineralwasser) • mit Gefahrstoffen sachgemäß umzugehen Einschätzung des Gefahrenpotenzials von Stoffen anhand der Kennzeichnung, z. B. Lagerung und Gebrauch von Haushaltschemikalien den Zusammenhang zwischen Atombau und Stellung des Kohlenstoffs im PSE erläutern Diamant und Graphit als Modifikationen des Kohlenstoffs nennen und an diesen den Zusammenhang zwischen Struktur, Eigenschaften und Verwendung erläutern das Kohlenstoffdioxid-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • polare Elektronenpaarbindung • kein Dipolmolekül Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonooxid gegenüberstellen: • Eigenschaften • Bildung durch vollständige bzw. unvollständige Verbrennung die Bedeutung des Kohlenstoffdioxids in der Natur (z. B. Fotosynthese, Treibhausgas) beschreiben Maßnahmen zur Reduzierung von Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre nennen den Nachweis von Kohlenstoffdioxid mit Calciumhydroxid-Lösung beschreiben molares Volumen Vm definieren stöchiometrische Masse- und Volumenberechnungen durchführen und Formelgleichungen quantitativ interpretieren ➢ im Schülerexperiment: • Kohlenstoffdioxid mit Calciumhydroxid-Lösung nachweisen Kohlenwasserstoffe Die Lernenden können anorganische von organischen Verbindungen abgrenzen den Begriff Kohlenwasserstoff definieren den Molekülbau der n-Alkane als gesättigte Kohlenwasserstoffe beschreiben: • C-C-Einfachbindung als Strukturmerkmal • Summenformel, Valenzstrichformel und Halbstrukturformel die Merkmale der homologen Reihe auf die n-Alkane anwenden: • übereinstimmende Strukturmerkmale • Erweiterung um „CH2“-Molekülgruppe • allgemeine Summenformel van-der-Waals-Kräfte als zwischenmolekulare Wechselwirkungen beschreiben 21 den Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften der n-Alkane erläutern: • unterschiedliche Siedetemperaturen • ähnliche chemische Eigenschaften • Löslichkeit in unpolaren und polaren Lösemitteln (hydrophil, hydrophob, lipophil, lipophob) den Zusammenhang von Eigenschaften und Verwendung ausgewählter n-Alkane erläutern (z. B. Methan – Erdgas, Propan und Butan – Flüssiggas, Octan – Benzin, Decan – Diesel, Octadecan – Kerzenparaffin) n-Alkane bis n-Decan und verzweigte Alkane benennen und dabei die Nomenklatur- Regeln nach IUPAC anwenden den Begriff Isomer definieren Reaktionen der Alkane beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • vollständige und unvollständige Verbrennung • Substitution • Eliminierung den Molekülbau von Ethen und Ethin als Vertreter ungesättigter Kohlenwasserstoffe beschreiben: • C-C-Doppelbindung bzw. C-C-Dreifachbindung als funktionelle Gruppe • Valenzstrichformel und Halbstrukturformel Reaktionen der Alkene und Alkine beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • Verbrennung • Addition • Polymerisation Verwendung und Recycling von Polymerisaten (z. B. Polyethylen PE und Polypropylen PP) erläutern ➢ im Schülerexperiment: • Brennbarkeit und Löslichkeit ausgewählter Alkane untersuchen • die C-C-Mehrfachbindung mit Bromwasser nachweisen Bis Abschluss der Klassenstufe 10 ist nachfolgend ausgewiesene Sach- und Methodenkompetenz zu entwickeln. Dabei ist die unter 2 beschriebene Fachkompetenz zu berücksichtigen. die Herstellung von Ethanol beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • durch Addition • durch alkoholische Gärung das Ethanol-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • Hydroxygruppe als funktionelle Gruppe • Kennzeichnen von Partialladungen aus der Struktur des Ethanol-Moleküls Eigenschaften von Ethanol (z. B. Löslichkeit in polaren und unpolaren Lösungsmitteln) ableiten Vertreter der homologen Reihe der Alkanole und einfache Alkohole benennen sowie die Nomenklatur-Regeln nach IUPAC anwenden Bedeutung und Verwendung von Alkoholen nennen, z. B. Ethanol, Propan-1,2,3-triol (Glycerin), Hexan-1,2,3,4,5,6-hexol (Sorbit) 22 die Herstellung von Ethansäure durch Essigsäuregärung beschreiben und die Reaktionsgleichung formulieren das Ethansäure-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • Carboxygruppe als funktionelle Gruppe (Acidität) • Kennzeichnen von Partialladungen Ethansäure-Lösung als saure Lösung charakterisieren (pH-Wert, Salzbildungsreaktion) Vorkommen, Bedeutung bzw. Verwendung ausgewählter Carbonsäuren recherchieren ➢ im Schülerexperiment: • Eigenschaften saurer Lösungen am Beispiel der Ethansäure-Lösung untersuchen (z. B. Reaktionen mit unedlem Metall und mit Calciumcarbonat) 2.2.1.2 Donator-Akzeptor-Prinzip Ammoniak Die Lernenden können Vorkommen, Eigenschaften und Verwendung von Ammoniak nennen das Ammoniak-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • Kennzeichnen von Partialladungen • Dipolmolekül Säure-Base-Theorie nach BRØNSTED Die Lernenden können Säure-Base-Reaktionen als Protonenübertragungsreaktionen beschreiben BRØNSTED-Basen als Protonenakzeptoren und BRØNSTED-Säuren als Protonendonatoren kennzeichnen und vom ARRHENIUS-Konzept abgrenzen (Teilchenebene - Stoffebene) das Oxonium-Ion (H3O+) als BRØNSTED-Säure und das Hydroxid-Ion (OH−) als BRØNSTED-Base kennzeichnen das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel folgender Säure-Base-Reaktionen beschreiben, die Reaktionsgleichungen formulieren, den Protonenübergang kennzeichnen und korrespondierende Säure-Base-Paare angeben: • Chlorwasserstoff-Moleküle mit Wasser-Molekülen • Ammoniak-Moleküle mit Wasser-Molekülen • Chlorwasserstoff-Moleküle mit Ammoniak-Molekülen den Nachweis der Ammonium-Ionen beschreiben den Begriff Ampholyt definieren und das Wasser-Molekül als Ampholyt kennzeichnen ➢ im Schülerexperiment: • Ammonium-Ionen nachweisen • Bildung und Zerfall von Ammoniumchlorid untersuchen 23 Redoxreaktionen Die Lernenden können Redoxreaktionen als Elektronenübertragungsreaktion beschreiben Oxidationsmittel als Elektronenakzeptoren und Reduktionsmittel als Elektronendonatoren kennzeichnen Oxidationszahlen (römische Zahlzeichen) definieren und als Hilfsmittel zur Kennzeichnung des Elektronenübergangs nutzen das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel verschiedener Redoxreaktionen beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • Kennzeichnung der Teilreaktionen und des Elektronenübergangs • Angabe korrespondierender Redoxpaare • Änderung der Oxidationszahlen Aussagen zum Redoxverhalten der Metalle aus der Redoxreihe (Elektronenaffinität) ableiten das grundlegende Prinzip der Galvanischen Zelle am Beispiel des DANIELL-Elements beschreiben: • räumliche Trennung der Teilreaktionen • Elektrolyt-Lösungen • geschlossener Stromkreislauf • Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie ➢ im Schülerexperiment: • ein DANIELL-Element aufbauen und einen Energiewandler (z. B. LED) anschließen 2.2.1.3 Verlauf chemischer Reaktionen Die Lernenden können Merkmale chemischer Reaktionen an Beispielen beschreiben: • Stoff- und Energieumwandlung • Teilchenänderung und Umbau chemischer Bindungen das Gesetz von der Erhaltung der Masse auf chemische Reaktionen mit vollständigem Stoffumsatz anwenden und einfache stöchiometrische Berechnungen (Masse und Volumen) durchführen die Reaktionsgeschwindigkeit an einem Beispiel beschreiben: • Temperaturabhängigkeit • Konzentrationsabhängigkeit • Zerteilungsgrad der Ausgangsstoffe • Katalyse den Verlauf der Reaktion im Konzentrations-Zeit-Diagramm darstellen ➢ im Schülerexperiment: • ein Modellexperiment zur Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Konzentration der Ausgangsstoffe und der Zeit (vollständiger Reaktionsumsatz) durchführen 24 2.2.2 Selbst- und Sozialkompetenz Die Entwicklung der nachfolgend ausgewiesenen Selbst- und Sozialkompetenz erfolgt in geeigneten Lernsituationen. Die Lernenden können individuell und in kooperativen Lernformen arbeiten und in diesem Kontext • Lernziele formulieren, Lernprozesse strukturieren, ihre Lernergebnisse einschätzen bzw. Schlussfolgerungen ziehen • Verhaltensregeln festlegen und einhalten sowie ihr Verhalten reflektieren • Verantwortung für das eigene Lernen übernehmen • zielstrebig lernen • Hilfe annehmen und geben mit Erfolgen und Misserfolgen angemessen umgehen ohne sich durch Misserfolge demotivieren bzw. vom Ziel abbringen zu lassen Kompromissbereitschaft zeigen sowie mit Konflikten angemessen umgehen ihre Meinung begründet einbringen, sich für andere Meinungen offen zeigen bzw. sich mit anderen Positionen sachlich auseinandersetzen sach-, situations- und adressatengerecht kommunizieren Fachwissen angemessen anwenden, um Kontexte, z. B. • Informationen aus Printmedien und digitalen Bedeutung von Kohlenstoffdioxid in Medien (u. a. Suchmaschinenergebnisse, der Natur, Herstellung und Recycling auch Informationen aus KI-generierten von Polymerisaten, Konsum von Materialien) vor allem hinsichtlich ihrer Kunststoffen, Energieeffizienz durch Zuverlässigkeit sachkritisch zu prüfen Katalyse • Sachverhalte zu bewerten • sich einen eigenen Standpunkt zu bilden und diesen begründet zu vertreten • verantwortungsvoll zu entscheiden und zu handeln sowie Entscheidungen und Verhalten kritisch zu reflektieren • die Chemie als empirische Wissenschaft zu Überprüfen von Hypothesen anhand verstehen und die Vorläufigkeit wissenschaftvon Daten aus Experimenten licher Erkenntnisse anzuerkennen

Einführungsphase der gymnasialen Oberstufe

den Zusammenhang zwischen Atombau und Stellung des Kohlenstoffs im PSE erläutern Diamant und Graphit als Modifikationen des Kohlenstoffs nennen und an diesen den Zusammenhang zwischen Struktur, Eigenschaften und Verwendung erläutern den Molekülbau von Kohlenstoffdioxid (polare Atombindungen, aber kein Dipol) beschreiben Kohlenstoffdioxid und Kohlenstoffmonooxid gegenüberstellen: • Eigenschaften • Bildung durch vollständige bzw. unvollständige Verbrennung die Bedeutung des Kohlenstoffdioxids in der Natur (z. B. Fotosynthese, Treibhausgas) beschreiben Maßnahmen zur Reduzierung von Kohlenstoffdioxid in der Atmosphäre nennen den Nachweis von Kohlenstoffdioxid mit Calciumhydroxid-Lösung beschreiben molares Volumen Vm definieren stöchiometrische Masse- und Volumenberechnungen durchführen und Formelgleichungen quantitativ interpretieren 27 den technischen Kalkkreislauf und die Bedeutung von Kalk für die Baustoffindustrie erläutern sowie die Wortgleichungen der Reaktionen formulieren im Schülerexperiment: • Kohlenstoffdioxid mit Calciumhydroxid- Lösung nachweisen Kohlenwasserstoffe Die Lernenden können anorganische von organischen Verbindungen abgrenzen den Begriff Kohlenwasserstoffe definieren den Molekülbau der n-Alkane als gesättigte Kohlenwasserstoffe beschreiben: • C-C-Einfachbindung als Strukturmerkmal • Summenformel, Valenzstrichformel und Halbstrukturformel die Merkmale der homologen Reihe auf die n-Alkane anwenden: • übereinstimmende Strukturmerkmale • Erweiterung um „CH2“-Molekülgruppe • allgemeine Summenformel van-der-Waals-Kräfte als zwischenmolekulare Wechselwirkungen beschreiben den Zusammenhang zwischen Struktur und Eigenschaften der n-Alkane erläutern: • unterschiedliche Siedetemperaturen • Löslichkeit in unpolaren und polaren • ähnliche chemische Eigenschaften Lösemitteln (hydrophil, hydrophob, lipophil, lipophob) den Zusammenhang von Eigenschaften und Verwendung ausgewählter Alkane erläutern (z. B. Methan – Erdgas, Propan und Butan – Flüssiggas, Octan – Benzin, Decan – Diesel, Octadecan – Kerzenparaffin) n-Alkane bis n-Decan und verzweigte Alkane benennen und dabei die Nomenklatur-Regeln nach IUPAC anwenden den Begriff Isomer definieren Reaktionen der Alkane beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • vollständige und unvollständige Verbrennung • Substitution • Eliminierung 28 Ethen und Ethin als Vertreter ungesättigter Kohlenwasserstoffe beschreiben: • Valenzstrichformel • C-C-Doppelbindung bzw. -Dreifachbindung als funktionelle Gruppe • Verbrennung und Addition als charakteristische Reaktionenden Reaktionen der Alkene und Alkine beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • Verbrennung • Addition • Polymerisation (am Beispiel von Ethen und Propen) Verwendung und Recycling der Polymerisate Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) erläutern ➢ im Schülerexperiment: • Brennbarkeit und Löslichkeit • die C-C-Mehrfachbindung mit ausgewählter Alkane untersuchen Bromwasser nachweisen • Eigenschaften verschiedener Kunststoffe untersuchen (z. B. Dichte gegenüber Wasser, Reaktion mit sauren, basischen sowie Salz-Lösungen) Alkohole und Carbonsäuren Die Lernenden können die Herstellung von Ethanol beschreiben und die Reaktionsgleichung formulieren: • durch alkoholische Gärung • durch Addition das Ethanol-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • Hydroxygruppe als funktionelle Gruppe • Kennzeichnen von Partialladungen aus der Struktur des Ethanol-Moleküls - aus der Struktur des Ethanol-Moleküls Eigenschaften von Ethanol (Siedetempe- Eigenschaften von Ethanol (z. B. ratur, Löslichkeit in Wasser) ableiten Löslichkeit in polaren und unpolaren Lösungsmitteln) ableiten die Destillation von Wein zu Branntwein beschreiben Vertreter der homologen Reihe der Alkanole und einfache Alkohole benennen und die Nomenklatur-Regeln nach IUPAC anwenden Bedeutung und Verwendung weiterer Alkohole nennen, z. B. Propan-1,2,3-triol (Glycerin), Hexan-1,2,3,4,5,6-hexol (Sorbit) die Herstellung von Ethansäure durch Essigsäuregärung beschreiben und die Reaktionsgleichung formulieren 29 das Ethansäure-Molekül beschreiben: - das Ethansäure-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • Carboxygruppe als funktionelle Gruppe • Carboxygruppe als funktionelle Gruppe (Acidität) • Kennzeichnen von Partialladungen Ethansäure-Lösung als saure Lösung - Ethansäure-Lösung als saure Lösung charakterisieren (pH-Wert) charakterisieren (pH-Wert, (Salzbildungsreaktion) Vorkommen, Bedeutung bzw. Verwendung ausgewählter Carbonsäuren recherchieren ➢ im Schülerexperiment: ➢ im Schülerexperiment: • Ethanol (Löslichkeit, pH-Wert) untersuchen • Eigenschaften saurer Lösungen am • Eigenschaften saurer Lösungen am Beispiel der Ethansäure-Lösung unter- Beispiel der Ethansäure-Lösung suchen (z. B. pH-Wert, Reaktionen mit untersuchen (z. B. Reaktionen mit unedlem Metall und mit Calciumunedlem Metall und mit carbonat) Calciumcarbonat) Donator-Akzeptor-Prinzip mit dem Realschulabschluss erworbene in der Einführungsphase zusätzlich zu Fachkompetenz  erwerbende Kompetenzen  Ammoniak Vorkommen, Eigenschaften und Verwendung von Ammoniak nennen das Ammoniak-Molekül beschreiben: • Valenzstrichformel • Kennzeichnen von Partialladungen • Dipolmolekül die Herstellung von Ammoniak im Syntheseofen nach dem Haber-Bosch- Verfahren erläutern, Reaktionsbedingungen nennen und die Arbeitsprinzipien beschreiben den Nachweis der Ammonium-Ionen beschreiben Säure-Base-Theorie nach BRØNSTED Die Lernenden können Reaktionen mit Protonenübergang - Säure-Base-Reaktionen als Protonenbeschreiben: übertragungsreaktionen beschreiben • Chlorwasserstoffmit Ammoniak- Molekülen (Herstellung von Ammoniumchlorid) • Ammoniakmit Wasser-Molekülen 30 BRØNSTED-Basen als Protonenakzeptoren und BRØNSTED-Säuren als Protonendonatoren kennzeichnen und vom ARRHENIUS-Konzept abgrenzen (Teilchenebene-Stoffebene) das Oxonium-Ion H3O+ als BRØNSTED- Säure und das Hydroxid-Ion OH− als BRØNSTED-Base kennzeichnen das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel folgender Säure-Base-Reaktionen beschreiben, die Reaktionsgleichungen formulieren, den Protonenübergang kennzeichnen und korrespondierende Säure-Base-Paare angeben: • Chlorwasserstoff - mit Wasser- Molekülen • Ammoniak - mit Wasser-Molekülen • Chlorwasserstoff - mit Ammoniak- Molekülen den Begriff Ampholyt definieren und das Wasser-Molekül als Ampholyt kennzeichnen ➢ im Schülerexperiment: ➢ im Schülerexperiment: • NH4+ nachweisen • die Bildung von Ammoniumchlorid • den Zerfall von Ammoniumchlorid untersuchen untersuchen Redoxreaktionen Die Lernenden können Redoxreaktionen als Elektronenübertragungsreaktion beschreiben Oxidationsmittel als Elektronenakzeptoren und Reduktionsmittel als Elektronendonatoren kennzeichnen Oxidationszahlen (römische Zahlzeichen) definieren und als Hilfsmittel zur Kennzeichnung des Elektronenübergangs nutzen das Donator-Akzeptor-Prinzip am Beispiel verschiedener Redoxreaktionen beschreiben und Reaktionsgleichungen formulieren: • Kennzeichnung der Teilreaktionen und des Elektronenübergangs • Angabe korrespondierender Redoxpaare • Änderung der Oxidationszahlen Aussagen zum Redoxverhalten der Metalle aus der Redoxreihe (Elektronenaffinität) ableiten 31 das grundlegende Prinzip der Galvanischen Zelle am Beispiel des DANIELL-Elements beschreiben: • räumliche Trennung der Teilreaktionen • Elektrolyt-Lösungen • geschlossener Stromkreislauf • Umwandlung von chemischer Energie in elektrische Energie ➢ im Schülerexperiment: • ein DANIELL-Element aufbauen und einen Energiewandler (z. B. LED) anschließen Verlauf chemischer Reaktionen

Qualifikationsphase – Sach- und Methodenkompetenz

Merkmale chemischer Reaktionen an Beispielen beschreiben: • Stoff- und Energieumwandlung • Teilchenänderung und Umbau chemischer Bindungen das Gesetz von der Erhaltung der Masse am Beispiel anwenden und einfache stöchiometrische Berechnungen durchführen die Reaktionsgeschwindigkeit an einem Beispiel beschreiben: • Temperaturabhängigkeit • Konzentrationsabhängigkeit • Zerteilungsgrad der Ausgangsstoffe • Katalyse den Verlauf der Reaktion im Konzentrations-Zeit-Diagramm darstellen Regelmäßigkeiten aus dem Periodensystem der Elemente ableiten (z. den Atombau mithilfe des Orbitalmodells beschreiben: • Atomorbitale als Aufenthaltsräume der Elektronen • Untergliederung der Energieniveaus in s-, p-, dund f-Unterniveaus • Besetzungsregeln (Energieprinzip, HUNDsche Regel, PAULI-Prinzip) • Elektronenkonfiguration die Entstehung der Flammenfärbung von - die Entstehung von Emissionsspektren Salzen erläutern erläutern den Zusammenhang zwischen der Elektronenkonfiguration und der Stellung im PSE ableiten: • Hauptgruppenelemente mit sund p- Valenzelektronen • Nebengruppenelemente mit sund d- Valenzelektronen den Zusammenhang zwischen Elektronenkonfiguration und Oxidationsstufen bei Nebengruppenelementen ableiten und deren Stabilität beurteilen Möglichkeiten und Grenzen von Modellen nennen 38 ➢ im Schülerexperiment: • die Flammenfärbung einiger Salze • das Emissionsspektrum einiger Salze erzeugen und Salze mithilfe der untersuchen Flammenfärbung identifizieren Aufbau und Eigenschaften der Stoffe Elektronenpaarbindung, Ionenbindung, Metallbindung Die Lernenden können die Elektronenpaarbindung (polar, unpolar), Ionenbindung und Metallbindung vergleichen: • Teilchen, zwischen denen die Bindung wirksam ist • Bindungskräfte • Elektronegativitätsdifferenz Gitterstrukturen beschreiben (Metall-, Ionengitter) Valenzstrichformeln von einfachen - Valenzstrichformeln mit Formalladungen organischen und anorganischen aufstellen Molekülen und Ionen aufstellen mithilfe des Elektronenpaarabstoßungs- - mithilfe des Elektronenpaarabstoßungsmodells (EPA) den räumlichen Bau modells (EPA) den räumlichen Bau linearer, gewinkelter, tetraedrischer und quadratisch-planarer und oktaedrischer trigonal-pyramidaler Moleküle ableiten Moleküle ableiten Hybridorbitale des Kohlenstoff-Atoms und - und -Bindungen beschreiben Inter- und intramolekulare Wechselwirkungen Die Lernenden können inter- und intramolekulare Wechselwirkungen beschreiben: • van-der-Waals-Kräfte • Dipol-Dipol-Wechselwirkungen • Ionen-Dipol-Wechselwirkungen • Wasserstoffbrücken Zusammenhang von Struktur und Eigenschaften Die Lernenden können den Zusammenhang von chemischer Bindung, Struktur und Eigenschaften an Beispielen erläutern und die Verwendung begründen Größendimension und Eigenschaften von Nanomaterialien/Nanostrukturen beschreiben die Anwendung von Nanomaterialien an einem Sachverhalt erläutern, z. B. • Fotokatalyse (Titandioxid, Zinkoxid) • Kohlenstoffmodifikation (Graphen) • Gold-, Silbernanopartikel Chancen und Risiken des Einsatzes von Nanomaterialien bewerten 39 Komplexe Die Lernenden können die Bildung von Aquakomplexen bei Metall-Kationen beschreiben den Aufbau von Komplexen beschreiben die koordinative Bindung in Komplexen als Wechselwirkung von Metall-Kationen und Teilchen mit freien Elektronenpaaren beschreiben Ligandenaustauschreaktionen beschreiben die Bedeutung von Komplexreaktionen an einem Beispiel erläutern qualitative Nachweisreaktionen für die Metall-Kationen Fe2+, Fe3+, Cu2+ beschreiben und die Reaktionsgleichungen formulieren ➢ im Schülerexperiment: • die Bildung und den Zerfall von Aquakomplexen untersuchen • Ligandenaustauschreaktionen untersuchen • die Metall-Kationen Fe2+, Fe3+, Cu2+ nachweisen 4.1.2 Energetische Betrachtungen chemischer Reaktionen grundlegendes und erhöhtes zusätzlich für das erhöhte Anforderungsniveau Anforderungsniveau Erster Hauptsatz der Thermodynamik die Änderung der Inneren Energie U als ein Merkmal einer chemischen Reaktion beschreiben und die Einheit von Stoff- und Energieumwandlung begründen: • System (offen, geschlossen und abgeschlossen) und Umgebung • isochore und isobare Prozessführung • Prozessgrößen Wärme Q und Volumenarbeit W • den ersten Hauptsatz der Thermodynamik erläutern Energiediagramme für die Änderung der Inneren Energie in Abhängigkeit von Wärme und Volumenarbeit schematisch darstellen 40 die Änderung der Enthalpie H definieren und zwischen exotherm- und endotherm verlaufenden Reaktionen unterscheiden: • Änderung der Enthalpie H als Reaktionswärme für beliebigen Stoffumsatz • Reaktionsenthalpie rH als Reaktionswärme je mol Formelumsatz • Standardbildungsenthalpie fH° als Reaktionswärme für die Bildung eines Mols eines Stoffes aus den Elementen unter Standardbedingungen das Prinzip der Kalorimetrie erläutern und Berechnungen mit der kalorimetrischen Grundgleichung durchführen den Satz von HESS als Anwendung des ersten Hauptsatzes der Thermodynamik erläutern Reaktionsenthalpien rH (kJ . mol-1) aus Bildungsenthalpien berechnen (Satz von HESS) unter Berücksichtigung von: • Neutralisationsenthalpie rHN • Verbrennungsenthalpie rHV • Löseenthalpie rHL Änderungen der Enthalpie H (kJ) aus Bildungsenthalpien berechnen aus Reaktionsenthalpien Aussagen ableiten und praktische Anwendungen erläutern, z. B.: • Effizienz von Brennstoffen • exotherme und endotherme Reaktionen exotherme und endotherme Lösevorgänge (Gitter- und Hydratationsenthalpie) begründen und schematisch in Energiediagrammen darstellen im Schülerexperiment: • die Reaktionswärme einer • die Reaktionswärme eines Löse- Neutralisationsreaktion kalorimetrisch vorgangs kalorimetrisch bestimmen bestimmen Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik Die Lernenden können Zustandsgröße Entropie S definieren und den Zusammenhang zwischen Aggregatzustand und Entropie S° herstellen die Änderung der Entropie S (J . K-1) definieren und zwischen Reaktionen mit Entropiezunahme bzw. Entropieabnahme unterscheiden Reaktionsentropien rS (J . K-1 . mol-1) aus Standardentropien berechnen 41 die Entropiezunahme bei freiwillig ablaufenden Reaktionen in einem abgeschlossenen System als zweiten Hauptsatz der Thermodynamik kennzeichnen die Änderung der freien Enthalpie  G definieren und zwischen exergonisch und endergonisch verlaufenden Reaktionen unterscheiden Berechnungen mithilfe der GIBBS- HELMHOLTZ-Gleichung durchführen den Zusammenhang von freier Reaktionsenthalpie, Reaktionsenthalpie, Temperatur und Reaktionsentropie beschreiben (GIBBS-HELMHOLTZ- Gleichung) und in Energiediagrammen graphisch darstellen den Zusammenhang von freier Reaktionsenthalpie und der Verlaufsrichtung einer chemischen Reaktion erläutern 4.1.3 Kinetik und chemisches Gleichgewicht grundlegendes und erhöhtes zusätzlich für das erhöhte Anforderungsniveau Anforderungsniveau Kinetische Aspekte chemischer Reaktionen Die Lernenden können die Stoffmengenkonzentration c definieren und aus gegebenen Größen bzw. Messwerten (n, m, M, V, Vm) berechnen die Reaktionsgeschwindigkeit v definieren und Methoden zu ihrer Ermittlung beschreiben die Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von Temperatur und Konzentration mithilfe der Stoßtheorie erklären, in Diagrammen darstellen und interpretieren den Begriff Katalyse definieren und die Beeinflussung der Reaktionsgeschwindigkeit durch Katalysatoren erläutern: • selektive Wirkung • Bildung von Übergangszuständen • Herabsetzung der Aktivierungsenergie • homogene und heterogene Katalyse 42 ➢ im Schülerexperiment: • die Abhängigkeit der Reaktions- • für eine Reaktion Messwerte erfassen, geschwindigkeit von Temperatur, graphisch darstellen und auswerten Konzentration und Katalysator (z. B. das chemische Gleichgewicht als dynamisches Gleichgewicht auf Teilchenebene und als statischen Zustand auf Stoffebene kennzeichnen die Merkmale chemischer Gleichgewichte erläutern: • unvollständiger Stoffumsatz • Konstanz der Konzentrationsverhältnisse • Einstellbarkeit von beiden Seiten • gleiche Reaktionsgeschwindigkeit von Hin- und Rückreaktion für eine Gleichgewichtsreaktion das Konzentrations-Zeit-Diagramm und das Reaktionsgeschwindigkeits-Zeit- Diagramm skizzieren und interpretieren die Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts durch Druck, Temperatur und Stoffmengenkonzentration nach dem Prinzip von LE CHATELIER erläutern die Rolle des Katalysators bei Gleichgewichtsreaktionen erläutern die Ammoniaksynthese erläutern: • Gleichgewichtsreaktion • Beeinflussung des chemischen Gleichgewichts • Reaktionsbedingungen bei der großtechnischen Umsetzung (Ammoniaksyntheseofen) das Massenwirkungsgesetz (MWG) für verschiedene Gleichgewichtsreaktionen formulieren aus der Gleichgewichtskonstante Kc auf die Lage des chemischen Gleichgewichts schließen die Gleichgewichtskonstante Kc aus Stoffumsätzen berechnen Stoffumsätze bei gegebener Gleichgewichtskonstante für Reaktionen mit einer Stöchiometriezahldifferenz gleich Null berechnen das MWG auf Gasgleichgewichte anwenden und die Gleichgewichtskonstante Kp definieren 43 ➢ im Schülerexperiment: • ein Modellexperiment bzw. eine Simulation zur Einstellung chemischer Gleichgewichte durchführen • die Abhängigkeit der Gleichgewichtslage von Temperatur und Konzentration untersuchen Löslichkeitsgleichgewichte Die Lernenden können eine gesättigte Lösung mit Bodensatz als heterogenes Gleichgewicht beschreiben das MWG auf gesättigte Lösungen anwenden und das Löslichkeitsprodukt KL definieren die Löslichkeit l (Sättigungskonzentration) aus dem Löslichkeitsprodukt berechnen mithilfe des Prinzips von LE CHATELIER die Veränderung der Löslichkeit erläutern bei: • gleichionischen Zusätzen • Komplexbildung • Temperaturveränderung die Veränderung der Löslichkeit durch gleichionische Zusätze berechnen die fraktionierte Fällung am Beispiel der Silberhalogenide erläutern qualitative Nachweisreaktionen für die Ionen Cl−, Br−, I−, SO42−, Ag+ und Ba2+ beschreiben und die Reaktionsgleichungen formulieren ➢ im Schülerexperiment: • eine fraktionierte Fällung durchführen, • die Ionen Cl−, Br−, I−, SO42−, Ag+ und Ba2+ durch Fällungsreaktion nachweisen 4.1.4 Säure-Base-Gleichgewichte grundlegendes und erhöhtes zusätzlich für das erhöhte Anforderungsniveau Anforderungsniveau Protonenübertragungsreaktionen die Säure-Base-Reaktionen als Protonenübertragungsreaktionen beschreiben und das Donator-Akzeptor-Prinzip anwenden sowie korrespondierende Säure-Base- Paare nennen den Begriff Ampholyt definieren und Teilchen als Ampholyte begründet zuordnen 44 die saure und basische Reaktion von - die saure Reaktion hydratisierter Metall- Salzlösungen mithilfe des Säure-Base- Kationen mithilfe des Säure-Base- Konzepts nach BRØNSTED erklären Konzepts nach BRØNSTED erklären die Autoprotolyse des Wassers als Säure- Base-Reaktion erläutern das Massenwirkungsgesetz auf die Autoprotolyse des Wassers anwenden und das Ionenprodukt des Wassers Kw herleiten das Massenwirkungsgesetz für Reaktionen von BRØNSTED-Säuren bzw. BRØNSTED-Basen mit Wasser formulieren und aus der Säurekonstante KS/ Basekonstante KB auf die Stärke der BRØNSTED-Säure/BRØNSTED-Base schließen die logarithmischen Größen pH, pOH, pKS, pKB und pKW definieren und mathematische Zusammenhänge nennen die pH-Werte wässriger Lösungen von - die pH-Werte wässriger Lösungen von BRØNSTED-Säuren und BRØNSTED-Basen BRØNSTED-Säuren und BRØNSTED-Basen bei vollständiger Protolyse berechnen und bei nicht vollständiger Protolyse Ionen-Konzentrationen aus dem pH-Wert berechnen berechnen die Bedeutung des pH-Wertes an alltagsrelevanten Beispielen erläutern ➢ im Schülerexperiment: • die pH-Werte von sauren und • die pH-Werte wässriger Lösungen basischen Salzlösungen messen messen und die Ergebnisse mit den entsprechenden Berechnungen vergleichen • Säure-Base-Reaktionen mit hydratisierten Metall-Kationen durchführen Puffersysteme Die Lernenden können die Zusammensetzung und Herstellung von Säure-Base-Puffersystemen beschreiben die Wirkung von Puffersystemen als Säure-Base-Gleichgewichte mithilfe des Prinzips von LE CHATELIER erläutern Berechnungen mithilfe der HENDERSON- HASSELBALCH-Gleichung durchführen sowie die Pufferkapazität über die Stoffmengen der Puffersäure und Pufferbase erklären die Bedeutung von Säure-Base-Puffersystemen erläutern ➢ im Schülerexperiment: • Säure-Base-Puffersysteme herstellen und die Pufferwirkung nachweisen 45 Quantitative und instrumentelle Analyse Die Lernenden können die Titration einer sehr starken Säure mit einer sehr starken Base mit Farbindikator als ein quantitatives Analyseverfahren erläutern und die Stoffmengenkonzentration bzw. den Massenanteil  der Analysenlösung berechnen Indikatorreaktionen als Säure-Base- Gleichgewichte mithilfe des Prinzips von LE CHATELIER erläutern geeignete Farbindikatoren in Abhängigkeit von der Säure- und Basenstärke auswählen Titrationskurven potentiometrischer und konduktometrischer Titrationen von Säuren und Basen unterschiedlicher Stärke skizzieren bzw. aus Messwerten erstellen und interpretieren unter Beachtung der Sonderstellung der Ionen H3O+ und OH– die elektrische Leitfähigkeit der Elektrolyte anhand der Ionenbeweglichkeiten erklären den pH-Wert am Startpunkt, am Äquivalenzpunkt und am Halbäquivalenzpunkt der Titrationskurve berechnen ➢ im Schülerexperiment: • Konzentrationsbestimmungen durch Titration sehr starker Säuren und sehr starker Basen mit Farbindikatoren durchführen • geeignete Farbindikatoren wählen und Konzentrationsbestimmungen durch Titration von Säuren und Basen verschiedener Stärken durchführen • potentiometrische und konduktometrische Titrationen durchführen, die Messwerte digital erfassen und auswerten 46 4.1.5 Redoxgleichgewichte und Elektrolyse grundlegendes und erhöhtes zusätzlich für das erhöhte Anforderungsniveau Anforderungsniveau Elektronenübertragungsreaktionen Oxidationszahlen (römische Zahlzeichen) in anorganischen und organischen Verbindungen bestimmen Redoxreaktionen als Elektronenübertragungsreaktionen beschreiben, das Donator-Akzeptor-Prinzip anwenden und korrespondierende Redoxpaare nennen Redoxreaktionen in wässrigen Lösungen am Beispiel von Eisen- und Manganverbindungen beschreiben und die Reaktionsgleichungen (Teilgleichungen für Oxidation und Reduktion, Ionengleichungen) formulieren den Einfluss des pH-Wertes auf das Oxidationsvermögen von Permanganat- Ionen beschreiben Redoxreaktionen unter Beteiligung von organischen Verbindungen (z. B. Propan- 1-ol, Propanal) beschreiben die Redoxtitration als ein quantitatives Analyseverfahren erläutern und Stoffmengenkonzentrationen bzw. Massenanteile der Analysenlösungen berechnen mithilfe der elektrochemischen Spannungsreihe die oxidierende und reduzierende Wirkung von Teilchen ableiten die Reaktionstypen Redoxreaktion und Säure-Base-Reaktion vergleichen: • Donator-Akzeptor-Prinzip • korrespondierende Paare • Teilreaktionen • Elektronen- bzw. Protonenübergang ➢ im Schülerexperiment: • Redoxreaktionen mit Eisen- und Manganverbindungen durchführen • die pH-Wert-Abhängigkeit des Oxidationsvermögens von Permanganat-Ionen untersuchen • die Redoxreaktion von Propan-1-ol mit Kupferoxid untersuchen • eine manganometrische Redoxtitration durchführen die Entstehung der elektrochemischen Doppelschicht an einer Metallelektrode in seiner Metall-Ionen-Lösung und die Bildung eines Elektrodenpotenzials beschreiben den Aufbau und die Funktionsweise galvanischer Elemente erläutern die Bedeutung der Standardwasserstoff- - den Aufbau der Standardwasserelektrode bei der Ermittlung von stoffelektrode beschreiben Standardpotenzialen E° erläutern den Zusammenhang zwischen Standardpotenzial, elektrochemischer Spannungsreihe, korrespondierenden Redoxpaaren und dem Verlauf von Redoxreaktionen erläutern die Zellspannung ∆E° als Potenzial- - Potenziale und Potenzialdifferenzen bei differenz bei Standardbedingungen unterschiedlichen Konzentrationen und berechnen pH-Werten mithilfe der NERNST-Gleichung bei Standardtemperatur berechnen ➢ im Schülerexperiment: • die Reaktionen von Metallen mit saurer Lösung untersuchen • Zementationsreaktionen durchführen • die Zellspannung des DANIELL- Elements messen • die Zellspannung eines Konzentrationselements messen elektrochemische Spannungsquellen den Primär-, Sekundär- und Tertiärelementen (Brennstoffzellen) zuordnen sowie Aufbau und Wirkungsweise an je einem Beispiel erläutern den prinzipiellen Aufbau und die Wirkungsweise von Lithium-Ionen- Akkumulatoren beschreiben die Bedeutung von elektrochemischen Spannungsquellen als Energiespeicher erläutern die Bedeutung und Probleme des Recyclings von elektrochemischen Spannungsquellen diskutieren 48 Korrosion Die Lernenden können die Säure- und Sauerstoffkorrosion erklären und Reaktionsgleichungen formulieren die Bedingungen für elektrochemische Korrosion erläutern verschiedene Maßnahmen des Korrosionsschutzes ableiten und die Bedeutung des Korrosionsschutzes erläutern ➢ im Schülerexperiment: • die Korrosion am Eisen untersuchen und die dabei gebildeten Ionen Fe2+ und OH– nachweisen Elektrolyse Die Lernenden können die Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion beschreiben galvanische Elemente und Elektrolysezellen vergleichen den Begriff Zersetzungspannung UZ ohne - den Einfluss von Überspannung bei der Berücksichtigung von Überspannungs- Elektrolyse einer Natriumchlorid-Lösung werten definieren erläutern die chemischen Grundlagen der - die Schmelzflusselektrolyse als groß- Kupferraffination beschreiben technisches Verfahren zur Herstellung von Aluminium erläutern: • Elektrodenreaktionen • technischer Aufbau der Elektrolysezelle • ökonomische und ökologische Aspekte die Größen Masse, Volumen, Stromstärke, Zeit und elektrische Arbeit mithilfe der FARADAYschen Gesetze berechnen sowie den Wirkungsgrad ƞ berücksichtigen ➢ im Schülerexperiment: • die Elektrolyse einer Salzlösung durchführen 49 4.1.6 Organische Chemie grundlegendes und erhöhtes zusätzlich für das erhöhte Anforderungsniveau Anforderungsniveau Struktur und Eigenschaften Die Lernenden können die Stoffklassen der Alkane, Alkene, Alkine, Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester und Amine mithilfe der Strukturmerkmale systematisieren die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen am Beispiel der Siedetemperatur und der Löslichkeit in polaren und unpolaren Lösungsmitteln erläutern Nachweisreaktionen für die Aldehydgruppe, die Carboxygruppe und die Mehrfachbindung zwischen Kohlenstoffatomen beschreiben grundlegende Nomenklaturregeln nach IUPAC auf Vertreter der Stoffklassen anwenden die Struktur von Molekülen mit Valenzstrichformeln, Halbstrukturformeln und Skelettformeln darstellen mithilfe des EPA-Modells die Molekülgeometrie ausgewählter organischer Moleküle beschreiben ➢ im Schülerexperiment: • die Löslichkeit verschiedener Alkanole in Wasser und in organischen Lösungsmitteln untersuchen • Aldehydgruppen, Carboxygruppen und Mehrfachbindungen zwischen Kohlenstoffatomen nachweisen Aromatische Systeme Die Lernenden können das aromatische System mithilfe mesomerer Grenzstrukturformeln am Beispiel des Benzen-Moleküls beschreiben die relative Stabilität des aromatischen Systems gegenüber Additionsreagenzien begründen den Mechanismus der elektrophilen Substitution (SE) (Erstsubstitution) am Benzen-Molekül beschreiben und die Teilschritte formulieren 50 Reaktionen Die Lernenden können die Reaktionstypen Substitution, Addition, - den Mechanismus der nucleophilen Eliminierung den Stoffklassen zuordnen Substitution (SN1) beschreiben und die Teilschritte formulieren die Bildung und Spaltung von Estern als - den Mechanismus der Estersynthese Gleichgewichtsreaktion beschreiben beschreiben und die Teilschritte formulieren den Mechanismus der radikalischen Substitution (SR) beschreiben und die Teilschritte formulieren den Mechanismus der elektrophilen Addition (AE) beschreiben und die Teilschritte formulieren ➢ im Schülerexperiment: • eine Estersynthese durchführen 4.1.7 Fette, Proteine und Kohlenhydrate Fette Die Lernenden können Vorkommen und Bedeutung von Fetten beschreiben den molekularen Aufbau von Fetten als Ester aus Propan-1,2,3-triol und gesättigten bzw. ungesättigten Fettsäuren beschreiben die enzymatische Fettspaltung (Verdauung) und die basenkatalysierte Fettspaltung (Verseifung) beschreiben und deren Bedeutung erläutern Proteine Die Lernenden können Vorkommen und Bedeutung von Proteinen beschreiben die Struktur eines Aminosäure-Moleküls beschreiben und das Chiralitätszentrum kennzeichnen die Chiralität als Spiegelbild-Isomerie erläutern die Enantiomere eines Aminosäure- Moleküls in FISCHER-Projektion darstellen und nach der D/L – Nomenklatur benennen 51 die amphoteren Eigenschaften der Aminosäuren unter Verwendung der Säure- Base-Theorie nach BRØNSTED erklären und die Bildung von Zwitter-Ionen beschreiben Nachweise von Aminosäuren (Ninhydrin- Reaktion) und Proteinen (Biuret-Reaktion) beschreiben die Chromatographie als Methode beschreiben und Aminosäure- Chromatogramme unter Einbeziehung von Rf-Werten auswerten die Bildung und die Hydrolyse von Dipeptiden bzw. Polypeptiden beschreiben, die Peptidgruppe kennzeichnen die Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur beschreiben die Stabilität der Tertiärstruktur durch intramolekulare Bindungen bzw. elektrostatische Wechselwirkungen begründen ➢ im Schülerexperiment: • die Denaturierung von Proteinen • eine Dünnschichtchromatographie zur durchführen Trennung von Aminosäure-Gemischen • Proteine mithilfe der Biuret-Reaktion durchführen (Anfärben mit Ninhydrin) nachweisen Kohlenhydrate Die Lernenden können Vorkommen und Bedeutung von Kohlenhydraten beschreiben den molekularen Aufbau von Mono-, Di-, Oligo- und Polysacchariden beschreiben: • offenkettige Form der D-Glucose (FISCHER-Projektion) und cyclische -und ß-Pyranoseformen (HAWORTH- Projektion) • offenkettige Form der D-Fructose (FISCHER-Projektion) und cyclische -und ß-Pyranose- und Furanoseformen (HAWORTH-Projektion) • glycosidische Bindung • Saccharose, Cyclodextrin, Amylose, Amylopektin und Cellulose den Abbau von Di-, Oligo- und Polysacchariden zu Monosacchariden durch saure oder enzymatische Hydrolyse beschreiben den Mechanismus der Bildung von Disacchariden beschreiben und die Teilschritte formulieren den Nachweis für Stärke beschreiben