Mündliche Prüfung aus Chemie Kernfragen

Mündliche Prüfung aus Chemie
Kernfragen - Spezialfragen
Kernfragen
aus fundamentalen Kapiteln der allgemeinen, anorganischen bzw. organischen Chemie sollen so beantwortet
werden, dass von der Prüfungskommission das Erreichen der nachfolgend aufgezählten, durch die Fragen
jeweils angesprochenen Lernziele eindeutig festgestellt werden kann:
Der/die Kandidat/in soll ...
... die Chemie nicht als Lehre von den "schädlichen Zusätzen und gefährlichen Rückständen" verstehen, sondern
vielmehr den prinzipiell chemisch-substanziellen Charakter jeder belebten u. unbelebten Materie erkennen und
auf die Bedeutung einer verantwortungsvollen chemischen Forschung angesichts der großen Herausforderungen
der Menschheit (Weltbevölkerung, Energieengpass, Rohstoffverknappung usw.) im Hinblick auf die
notwendige Weiterentwicklung von Technik und Medizin, beim Umweltschutz usw. hinweisen können.
... die wichtigsten Trennmethoden zur Gewinnung von Rohstoffen (Verbindungen, Elemente) unter besonderer
Berücksichtigung der chromatographischen Analysenmethoden beschreiben können.
... die wichtigsten Trennmethoden zur Gewinnung von Reinstoffen (Verbindungen, Elemente) unter besonderer
Berücksichtigung der chromatographischen Analysen-Methoden beschreiben können.
.. subatomare Teilchen wie Protonen, Neutronen, Elektronen zur Charakterisierung von Nukliden heranziehen
und in diesem Zusammen die Begriffe Kernladungszahl, Massenzahl, Isotopie, Atommasseneinheit, mittlere
relative Atommasse, Mol, molare Masse, Molvolumen von Gasen richt verwenden können.
... einfache Gesetzmäßigkeiten der Chemie wie das Gesetz von der Erhaltung der Masse bei chemischen
Reaktionen mit der chemischen Formelsprache (Elementsymbole, Summe- bzw. Verhältnisformeln,
Gleichungen) erklären können und in diesem Zusammenhang einfache Berechnungen (molare Massenumsätze
bei chemischen Reaktionen, Gewichtsprozentangaben in Verbindungen) durchführen können.
... die Bedeutung der Atomhülle für chemische Vorgänge erkennen und die Struktur der Hülle unter
Berücksichtigung des Energieniveauschemas der Atomorbitale mit den entsprechenden Besetzungsregeln
(Prinzip des Energieminimums, Pauli-Prinzip, Hundsche Regel) zur Erklärung des Periodensystems der
Elementen heranziehen können.
... einige Eigenschaften von Elementen aus der Position eines Elementes im Periodensystem mit
Berücksichtigung der Begriffe Gruppe, Periode, Atomradius, Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität,
Elektronegativität, Metallcharakter erklären können.
... die Bindungsverhältnisse in salzartigen Stoffen durch die Reaktion von Metallatomen mit Nichtmetallatomen
erklären können, die Ladung von bestimmen Kationen und Anionen mit der Abgabe bzw. Aufnahme von
Elektronen in den äußersten Elektronenhüllen begründen können, Verhältnisformeln einfacher Salze bzw.
Verhältnisformeln von komplexen Salzen unter Verwendung der bekanntesten mehratomigen Ionen (Nitrat,
Sulfat, Phosphat etc.) aufstellen können und die charakteristischen Merkmale von salzartigen Stoffen auf die
Ionengitterstruktur der Salze zurückführen können.
... die Bindungsverhältnisse in flüchtigen, zersetzlichen und diamantähnlichen Reinstoffen mit dem Modell der
Elektronenpaarbindung zwischen Nichtmetallatomen erklären können, mit einfachen Elektronenstrukturformeln
(Valenzstrichschreibweise) das charakteristische Verhältnis von Atomen in Molekülen plausibel machen
können, zwischenmolekulare Wechselwirkungen zwischen polaren und unpolaren Molekülen bzw. die
Molekülgröße für den Aggregatzustand von flüchtigen Stoffen verantwortlich machen können, anhand der
Elektronenpaarbindung unter Verwendung der Begriffe Molekülgitter und Atomgitter die charakteristischen
Stoffeigenschaften dieser Stoffklasse (z.B. anhand des Aufbaus von Graphit bzw. Diamant) erklären können.
... die Bindungsverhältnisse in Metallen und Legierungen mit dem „Elektronengas-Modell“ erklären und die
typischen Eigenschaften von Metallen auf diesen Bindungstyp zurückführen können.
... den Energieumsatz bei chemischen Reaktionen mit den umgesetzten Bindungsenergien beim Zerlegen der
Bindungen in den Ausgangsstoffen und bei der Bildung der Bindungen in den Reaktionsprodukten erklären und
in diesem Zusammenhang die Begriffe Aktivierungsenergie, exotherme und endotherme Reaktionen,
Reaktionswärme (Enthalpie) und Katalysatorwirkung richtig verwenden können.
... den Ablauf von chemischen Reaktionen mit wichtigen Gesetzmäßigkeiten (Treibkraft von chemischen
Vorgängen, Reaktionsgeschwindigkeit, chemisches Gleichgewicht) beschreiben können.
... Säure-Basen-Reaktionen mit Ionengleichgewichten im Wasser charakterisieren, Die Brönstedsche SäureBasen-Theorie zur Erklärung von Reaktionen des Alltags und zur Beschreibung der Stärke von Säuren und
Basen heranziehen können, aus der Autoprotolyse des Wassers den pH-Wert ableiten und einfache pHBerechnungen durchführen können, die Begriffe Neutralisation, Hydrolyse, Pufferlösung richtig definieren
können und über technisch wichtige Säuren und Basen Bescheid wissen.
... Redoxreaktionen als gekoppelte Oxidations- bzw. Reduktionsvorgang beschreiben, Oxidation bzw.
Reduktion durch Abgabe bzw. Aufnahme von Elektronen oder durch Erhöhung bzw. Verkleinerung der
Oxidationszahl definieren, die Stärke von Oxidations- bzw. Reduktionsmitteln einschätzen, Redoxgleichungen
vervollständigen und wichtige Redoxgleichungen in Alltag und Technik (inkl. Korrosion und Korrosionsschutz)
nennen können.
.. die elektrochemischen Gesetzmäßigkeiten der Stromerzeugung durch chemische Reaktionen und bei
Elektrolysen beschreiben können, in diesem Zusammenhang über Batterien, Akkumulatoren, Brennstoffzellen
und technisch wichtige Elektrolysen (Al---Elektrolyse, Chloralkalielektrolyse) Bescheid wisse.
... die Zusammensetzung der Luft charakterisieren, die Gewinnung von Sauerstoff und Stickstoff aus der Luft
beschreiben, über die Verwendung dieser beiden Elemente bzw. deren wichtigste Verbindungen in der Technik
und im Alltag (Stickstoffkreislauf, Sauerstoffkreislauf) Bescheid wissen, die wichtigsten Ursachen der
Luftverschmutzung (Stickoxide, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe, Staub, Ozon) und technische
Möglichkeiten der Luftreinhaltung im Überblick erklären können.
... das Wasser als Lösungsmittel beschreiben, die wichtigsten Wasserinhaltsstoffe (inkl. einer Definition der
Wasserhärte) charakterisieren, häufige Ursachen der Gewässerverschmutzung aufzählen und technische
Möglichkeiten zur Abwasserreinigung im Überblick erklären können.
.. Kulturböden als Ergebnis von chemisch-physikalischen Reaktionen bei Verwitterungsprozessen und
Bodenbearbeitung erkennen und wichtige Reaktionen der Bodenbildung beschreiben können, die Bedeutung der
Mineralisierung von organsicher Masse durch Mikroorganismen und die Bedeutung einer behutsamen,
ergänzenden Mineraldüngung für die Erhaltung einer fortwährenden Bodenfruchtbarkeit erklären können.
... die Eigenschaften der Elemente Fluor, Chlor, Brom, Iod aus der Stellung dieser Elemente im Periodensystem
erläutern können, die Verwendung dieser Elemente bzw. die Bedeutung von wichtigen Halogenverbindungen
aufzählen können.
... die Gewinnung und die Eigenschaften von elementarem Schwefel, die Verwendung von Schwefel zur
herstelljung von wichtigen Schwefelverbindungen und die Eigenschaften bzw. die Verwendungsmöglichkeiten
von wichtigen Schwefelverbindungen /z. B. Schwefelsäure) beschreiben können.
... über die Gewinnung und die Eigenschaften von elementarem Phosphor, die Verwendung von Phosphor zur
Herstellung von wichtigen Phosphorverbindungen und die Verwendungsmöglichkeiten dieser
Phosphorverbindungen Bescheid wissen.
.. die wichtigsten Zusammenhänge zwischen Struktur und Eigenschaften bei den Elementen Kohlenstoff und
Silizium erklären können, über die Bedeutung der wichtigsten anorganischen Kohlenstoffverbindungen und
Siliziumverbindungen in Alltag und Technik Bescheid wissen.
... die gängigsten Möglichkeiten der Metallerzeugung beschreiben können, die wichtigsten Prozessschritte bei
der Gewinnung von Aluminium bzw. bei der Verhüttung von Eisenerz aus chemischer Sicht charakterisieren
können.
... organische Verbindungen charakterisieren können, die qualitative und quantitative Analyse von organischen
Stoffen in Bezug auf die Elemente Kohlenstoff und Wasserstoff erklären können, einfache
Formelbestimmungen aus dem Kohlenstoff-Wasserstoffverhältnis durchführen können.
... gesättigte, ungesättigte und aromatische Kohlenwasserstoffe in bezug auf Nomenklatur, physikalische und
chemische Eigenschaften beschreiben können, auf die technische Bedeutung einzelner Vertreter dieser
Stoffklasse verweisen können.
... den Zusammenhang zwischen Struktur und (physikalische) Eigenschaften (z. B: Siedepunkt, Schmelzpukt,
Löslichkeitsverhalten bei Kohlenwasserstoffen) an verschiedensten Beispielen erkläutern können.
... die Grundlagen der Erdöltechnologie (Gewinnung, Verarbeitung in der Raffinerie) beschreiben können, in
diesem Zusammenhang die Bedeutung von Erdöl, Erdgas und Kohle (durch Kohleveredelung) als Rohstoff und
Energieträger erklären können und Fragen des Umweltschutzes bei Verwendungen von fossilen Energieträgern
problematisieren können.
... die Stoffklasse der Halogenkohlenwasserstoffe charakterisieren können, wichtige Vertreter dieser Stoffklasse
in bezug auf Struktur, Eigenschaften und Verwendung aufzuzählen, die Problematik derartiger Verbindungen
für die Umwelt (FCKW-Treibmittel, persistenten Biozide, Bildung von halogenierten Dioxinen etc.)
beschreiben können.
... die Stoffklasse der Alkohole, Phenole und Ether charakterisieren können, wichtige Vertreter dieser
Stoffklassen in bezug auf Struktur, Eigenschaften und Verwendung unter besonderer Berücksichtigung der
alkoholischen Gärung (alkoholische Getränke und deren negative Auswirkungen auf den Organismus)
beschreiben können.
... die Stoffklassen der Aldehyde und Ketone im Hinblick auf Struktur, physikalische und chemische
Eigenschaften beschreiben können, wichtige Vertreter dieser Stoffklassen und deren Verwendung in Alltag und
Technik nennen können.
... die Stoffklasse der organischen Säuren als Beispiel für den Zusammenhang zwischen Struktur und
Eigenschaften (Säurewirkung) heranziehen können, Bildung, Vorkommen und physikalische bzw. chemische
Eigenschaften von wichtigen organischen Säuren beschreiben können.
... die Stoffklasse der Ester charakterisieren können, Fette und Öle einerseits bzw. Fruchtester andererseits
stukturell beschreiben und in die se Stoffklasse einordnen können.
... die charakteristische Wirkung von Seifen und Tensiden (emulgierende Wirkung, Reduktion der
Oberflächenspannung von Wasser) aus den Strukturmerkmalen von Seifen und Tensiden erklären können. Das
unterschiedliche Verhalten von Seifen und Tensiden im Wasser in bezug auf den pH-Wert begründen können,
Vor- und Nachteile von synthetischen waschaktiven Substanzen auflisten können, die wichtigsten
Waschmittelzusätze beschreiben können.
... die Stoffklassen der Aminosäuren und Säureamide strukturell charakterisieren können, in diesem
Zusammenhang die optische Aktivität von bestimmten Aminosäuren erklären können, die Bildung von
Proteinen aus Aminosäuren und deren biochemische Bedeutung beschreiben können.
... die Bildung von Kunststoffen als Reaktionen von bestimmten Monomeren zu Polymeren beschreiben können,
verschiedene Kunststoffklassen (Polyolefine, Polyester, Polyester, Formaldehyd-Kunstharze) strukturell in
bezug auf die Eigenschaften (Plastomer, Duromer) einordnen können.
... die Entstehung von Farbe mit der Wechselwirkung von elektromagnetischen Wellen mit Farbstoffe erklären
können, einige wichtige Farbstoffkategorien aufzählen können und auf strukturelle Gemeinsamkeiten hinweisen
können.
... die chemischen Grundlagen der Vererbung im Überblick erklären können, die chemischen Grundlagen des
Energiestoffwechsels einer Zelle im Überblick charakterisieren und die Wirkungsweise von Enzymen bei
ausgewählten biochemischen Vorgängen erläutern können.
Spezialfragen
aus ausgewählten Kapiteln der anorganischen, physikalischen und organischen Chemie sollen so beantwortet
werden, dass zumindest ein Teil der Prüfungskommission nachvollziehen kann, wie intensiv sich der/die
Kandidat/in mit einem der folgenden Themenbereiche anhand von Spezialliteratur auseinander-gesetzt hat bzw.
auch in der Lage ist, zum gestellten Thema einfache praktische Laborarbeiten auszuführen.
Chemie und Ursprung des Lebens:
Evolution im Reagenzglas, Millerversuch, Kontroversielle Theorien und Experiment zur Entstehung des
Lebens: die "Ursuppen"-Theorie hat einen ernstzunehmenden Gegner: die Eisen-Schwefel-Welt-Theorie.
Chemie und Stoffwechsel:
Beschreibung der chemischen Grundlagen des Energiestoffwechsels unter besonderer Berücksichtigung der
chemischen Vorgänge im Zitronensäurezyklus, Bestimmung von Blutzucker.
Chemie und Vererbung:
Biochemische Grundlagen der Zellteilung, Weitergabe der Erbinformation, biochemische Möglichkeiten der
DNA-Analyse, Gendefekte und chemische Möglichkeiten der Diagnostik von Erbkrankheiten.
Chemie und Medizin:
Chem. Möglichkeiten der klinischen Diagnostik, Bestimmung von verschiedenen Blutparametern bzw. deren
physiologische Bedeutung außerhalb gewisser Normbereiche, chemische Grundlagen der Anästhesie.
Chemie und Gesundheit:
Arzneimittel aus chemischer Sicht, Naturstoffe als Drogen, synthetische Arzneimittel, Darreichformen und
Wirkungsmechanismen einzelner Vertreter, Bestimmung von Acetylsalicylsäure in Aspirin.
Der Boden als chemisches Labor:
Chemische Grundlagen der Ozonbildung in der Ozonosphäre, mögliche Reaktionen bei der Ausdünnung der
Ozonosphäre ("Ozonloch"), Ozonbildung in bodennahen Luftschichten, Ozonvorläufersubstanzen, saurer
Regen, mögliche Ursachen des Waldsterbens, persönliche Handlungsstrategien zur Vermeidung von
Problemstoffen in der Atmosphäre.
Untersuchung von Oberflächengewässern
Einfache chemische Analysenmethoden zur Einstufung von Fließgewässern in Gewässergüteklassen
(Biochemischer Sauerstoffbedarf, chemischer Sauerstoffbedarf), lokale Bedeutung des persönlichen Verhaltens
für die Qualität eines Oberflächengewässers.
Spezielle Methoden der Abwasserreinigung:
Kläranlagen, Wirkungsweise der biologischen Klärstufe, Möglichkeiten
Phosphatentfernung, Qualitätskontrolle des gereinigten Abwassers.
der
Denitrifizierung
und
Untersuchung von Trinkwasser:
Beschreibung und Durchführung einfacher chemischer Analysenmethoden zur Untersuchung von Trinkwasser
(Bestimmung der Wasserhärte, Ammonium, Nitrat, Nitrit, pH-Wert), lokale Bedeutung des persönlichen
Verhaltens für die Qualität des Trinkwassers, Verwendung von Oberflächenwasser zur
Trinkwasseraufbereitung, verschiedenen Möglichkeiten der Trinkwasserdesinfektion.
Schadstoffe in der Raumluft
Mögliche (anthropogene) Schadstoffquellen bzw. deren Vermeidung, Bestimmung von Kohlendioxid als
Leitgas für die Belastung der Raumluft durch menschliche Aktivitäten, Zigarettenrauch als Quelle von
unzähligen Schadstoffen wie Formaldehyd, Stickoxiden, Benzpyren usw., Zusammenhang zwischen
Schadstoffbelastung und Luftwechselrate.
Chemie und Haushaltschemikalien:
Problemstoffe im Haushalt, Reinigungsmittel, Lacke, Farben als mögliche Faktoren der
Raumluftverschmutzung, physiologische Wirkung einzelnen Problemstoffe, chemische Irritantien, chemische
Allergene, Vor- und Nachteile möglicher Ersatzstoffe, Bestimmung von Waschmittelinhaltsstoffen.
Chemie der Baustoffe:
Chemisch-technologische Vorgänge bei der Erzeugung von Zement, Beton, Kalkhydrat, Mörtel, Gips,
Schaumbeton, Ziegeln, Glas, Steingut, Sanitärkeramik, Kunststofffenstern, Isoliermaterialen usw., Nachweis
von Aluminium in Ytong, Nachweis von FCKW in Schaumstoffen.
Chemie der Lebensmittel:
Nachweis von Eiweiß, Kohlenhydraten, Fetten und Vitaminen in Lebensmitteln, Beschreibung der
Nachweismethoden,
dünnschichtchromatographische
Analytik
von
Lebensmittelfarbstoffen,
Lebensmittelzusatzstoffen, quantitative Bestimmung von Vitamin C in verschiedenen Lebensmitteln.
Chemie im Weinkeller:
Chemische Grundlagen der alkoholischen Gärung im Detail, alkoholische Getränke und kellerei-technische
Maßnahmen, Bestimmung von Schwefeldioxid im Wein, Bestimmung des Restzuckergehaltes in Wein,
Bestimmung des Alkoholgehaltes im Wein.
Chemie und Mikroelektronik:
Chemische Verfahren zur Herstellung von Reinstsilicium und zur Herstellung von Mikrochips als
Voraussetzung für die Revolution in der Kommunikationstechnik und Unterhaltungselektronik.
Chemie und Rohstoffprobleme:
Kunststoffe nach Maß ersetzen herkömmliche Werkstoffe, Suche nach neuen Werkstoffen mit möglichst
geschlossenen Stoffkreisläufen, chemische Grundlagenforschung als Voraussetzung für den Einsatz von
erneuerbaren Energieträger.
Chemie und Welternährung:
Die Bedeutung von Schädlingsbekämpfungs- und Pflanzenschutzmitteln zur Vermeidung von Ernteausfällen,
Konservierung von Lebensmitteln, maschinelle Bearbeitungsmöglichkeiten von Kulturpflanzen durch
biochemische Wachstumsregulation.
Chemie und kriminaltechnische Untersuchungen:
Nachweis von Giften im Körper, Drogen, (Opiate und synthetische Produkte): Nachweismethoden,
Wirkungsweisen, Nachweis von Blut und Sperma, DNA-fingerprinting.
Chemie und Spurenanalytik:
Methoden
der
instrumentellen
Analytik:
IR-UV-VIS-Spektroskopie,
Massenspektrographie, HPCL, NMR-Spektroskopie, Röntgenstrukturanalyse.
Gaschromatographie,