Chemie 2000+: Inhaltsverzeichnis Qualifikationsphase
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INHALTSVERZEICHNIS 13 Kenntnisse aus der Sekundarstufe I und der Einführungsphase 1 Protolysegleichgewichte – Konzentrationsbestimmungen 20 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 36 38 39 40 41 42 43 44 45 46 48 49 50 54 58 Protolysegleichgewichte – Konzentrationsbestimmungen Wie viel Säure ist da drin? Konzentrationsbestimmung durch Titration Ohne Wasser nicht sauer! Säure-Base-Definitionen nach Brönsted Können Salze sauer sein? Protolysegleichgewichte bei Säure-Base-Reaktionen Spurensuche in reinem Wasser Autoprotolyse des Wassers und pH-Wert Starke Säuren, schwache Säuren – worauf kommt es an? Die Säurekonstante Ks und der pKs-Wert Starke Basen, schwache Basen Die Basenkonstante Kb und der pKb-Wert EVA Berechnung von pH-Werten EVA Struktur-Eigenschaft-Beziehungen bei verschiedenen organischen Säuren pH-unempfindlich gegen Säuren und Basen Puffersysteme Blaukraut oder Rotkohl? Säure-Base-Indikatoren Neutralisation schrittweise Ermittlung und Interpretation von Titrationskurven Andere Säuren, andere Kurven pKs-Bestimmung durch Halbtitration EVA Aminosäuren – Alleskönner Titration auch ohne Indikator Leitfähigkeitstitration Kompetenzen erwerben: Selbstständiges Planen, Durchführen und Auswerten chemischer Experimente sowie Reflexion der Aufgaben Kompetenzen trainieren Grundwissen 2 Redoxreaktionen – Elektrochemie 60 62 63 64 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 80 81 82 83 84 86 87 88 89 90 92 94 95 96 97 98 100 101 102 104 106 107 108 109 110 Redoxreaktionen – Elektrochemie Wenn Elektronen Partner wechseln … Das Donator-Akzeptor-Konzept bei Redoxreaktionen EVA Energiebilanz bei Redoxreaktionen Metalle – unterschiedlich gut oxidierbar Die Redoxreihe der Metalle Strom aus Redoxreaktionen Das Daniell-Element Mehr oder weniger Spannung Redoxpotenziale Edle und unedle Metalle Standardpotenziale und Spannungsreihe der Metalle Redoxpaare der Halogene Erweiterung der Spannungsreihe Kompetenzen erwerben: Messwerte recherchieren und im Hinblick auf Zusammenhänge analysieren und Ergebnisse verallgemeinern Kompetenzen erwerben: Anwenden der Spannungsreihe zur Formulierung von Voraussagen über den Ablauf von Redoxreaktionen und fachsprachlich korrekte Erläuterung der Reaktionen EVA Weitere Redoxpaare Stromleitung in Lösungen und Metallen Ionen und Elektronen: Ladungsträger in Lösungen und Metallen EVA Stromleitung in Halbleitern EVA Halbleiter in Solarzellen EVA Aus Licht wird Strom – Photogalvanische Zellen Die Konzentration macht’s Konzentrationszellen Redoxpotenziale sind berechenbar Die Nernst-Gleichung Kompetenzen erwerben: Berechnen von Potenzialen und Ermitteln von Ionenkonzentrationen mithilfe der Nernst-Gleichung EVA Fällungsgleichgewicht und Löslichkeitsprodukt Potenziometrische Konzentrationsbestimmung Messung der Protonen-Konzentration mit der pH-Elektrode 150 Jahre jung Die Taschenlampenbatterie EVA Moderne Batterien Akku leer? Laden! Der Bleiakkumulator EVA Weiterentwicklung der Akkumulatortechnik EVA Trendsetter Lithium-Ionen-Akkus Zur Nutzung gezähmt – die Knallgasreaktion Brennstoffzellen Wasser unter Strom Elektrolyse und Faraday-Gesetze EVA Elektrolysen in der Metallurgie 112 113 114 115 116 117 118 119 120 124 3 Basiskonzepte erleichtern den Überblick Das Donator-Akzeptor-Konzept Vom Kochsalz zum Chlor Die technische Chlor-Alkali-Elektrolyse Wenn der Rost alles frisst Korrosion von Metallen Damit der Rost nicht alles frisst Schutz vor Korrosionsschäden Kompetenzen trainieren Grundwissen Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe 126 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe Hart oder weich, plastisch oder elastisch? Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere Polyethen, Polypropen, Polyvinylchlorid & Co Struktur und Eigenschaften von Polymeren Vom Monomer zum Polymer Radikalische Polymerisation Andere Radikale, andere Produkte Radikalische Substitution EVA Der Reaktionsmechanismus – ein Modell für den Reaktionsverlauf EVA Radikalkettenreaktionen in Umwelt und Technik Angriffsziel: Die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung Elektrophile Addition an Alkene Andere Elektrophile, andere Alkene Induktive Effekte bei elektrophilen Additionen Reaktionswege zu Monomeren Substitution und Eliminierung EVA Mechanismus der nucleophilen Substitution EVA Carbenium-Ionen – Knotenpunkte in Reaktionswegen Angriffsziel: Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindung Nucleophile Addition und Polyurethane Spinnbares aus der Retorte Polyamide durch Polykondensation Fäden, Platten, Flaschen Polyester durch Polykondensation Bio-Kunststoffe Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen 154 EVA Silicone – innovative synthetische Werkstoffe 156 Kompetenzen erwerben: Erklären des Aufbaus von Makromolekülen aus Monomer-Bausteinen und Unterscheiden von Kunststoffen aufgrund ihrer Synthese als Polymerisate, Polykondensate oder Polyaddukte; Erläutern der Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen und Erklären ihrer praktischen Verwendung 158 Kompetenzen erwerben: Analysieren und Vergleichen von Reaktionsschritten unterschiedlicher Reaktionstypen; Klassifizieren von organischen Reaktionen als Substitutionen, Additionen, Eliminierungen und Kondensationen 159 Kompetenzen erwerben: Erklären von Reaktionsverläufen hinsichtlich Produktausbeute und Reaktionsführung; Diskutieren und Bewerten von Wegen zur Herstellung von Alltagsprodukten, z.B. ausgewählter Kunststoffe, aus ökonomischer und ökologischer Perspektive 160 EVA Von der Zahnfüllung bis zur Babywindel 162 Aus alt mach neu 163 Verwertung von Kunststoffabfällen 164 Ökonomie und Ökologie – keine Gegensätze 165 Ressourcenschonung und Nachhaltigkeit bei der Produktion von Kunststoffen 166 Kompetenzen erwerben: Chemische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen und strukturieren 168 Warum sehen wir Blattgrün grün? 169 Farben durch Lichtabsorption 170 Wie entstehen Leuchtfarben? 171 Energiestufenmodell zur Lichtabsorption und Lichtemission 172 Photometrische Messungen 173 Absorptionsspektren und Konzentrationen von Lösungen 174 EVA Fluoreszenz und Phosphoreszenz 176 Vielfalt der Farbstoff-Moleküle 177 Struktur und Farbigkeit 178 Magische Ringe 179 Das aromatische System und das Benzol-Molekül 180 EVA Weitere aromatische Verbindungen 182 Derivate des Benzols 183 Elektrophile Substitution an Aromaten 184 Kein Farbstoff ohne … 185 Phenol und Anilin 186 Farbstoffe nach Maß 187 Synthese von Azofarbstoffen 188 Weitere Farbstoffklassen 189 Indigo-, Anthrachinon- und Triphenylmethanfarbstoffe 190 EVA Derivate des Phenols – Polyphenole 191 EVA Derivate des Phenols – Salicylsäure und Aspirin 192 EVA Toluol – Substitution am Kern oder in der Seitenkette 193 EVA Technisch wichtige elektrophile Substitutionen 194 Kompetenzen erwerben: Erläutern des Reaktionsverhaltens von aromatischen Verbindungen und Erklären des Reaktionsverhaltens mit Reaktionsschritten der elektrophilen Erst- und Zweitsubstitution; Voraussagen des Orts der elektrophilen Zweitsubstitution am Aromaten und diese mit dem Einfluss des Erstsubstituenten begründen 196 Kompetenzen erwerben: Angeben eines Reaktionsschemas für die Synthese eines Azofarbstoffes und Erläutern der Azokupplung als elektrophile Zweitsubstitution 197 Kompetenzen erwerben: Erklären der Farbigkeit von vorgegebenen Stoffen, u.a. Azofarbstoffen, Triphenylmethanfarbstoffen, durch Lichtabsorption und Erläutern des Zusammenhangs zwischen Farbigkeit und Molekülstruktur mithilfe des Mesomeriemodells 198 Blau machen 199 Färben von Textilien mit Direkt- und Küpenfarbstoffen 200 EVA Lebensmittelfarbstoffe 201 EVA Farbstoffe – weitere Anwendungen 202 EVA Farbstoffe für Analytik und Solarzellen 204 Kompetenzen trainieren 210 Grundwissen 4 Naturstoffe – Neue Materialien 214 216 217 218 220 221 222 223 224 225 226 227 228 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 244 245 246 247 248 249 250 252 254 255 256 257 258 260 261 262 263 264 265 Naturstoffe – Neue Materialien Traubenzucker, Stärke und Verwandte Kohlenhydrate Cm(H2O)n EVA Chiralität am räumlichen Bau von Molekülen Kette und Ring Intramolekulare Halbacetale und intermolekulare Glycoside Das süße Geheimnis von Zuckerrohr und Rübe Saccharose und andere Disaccharide Das feste Nahrungsmittel Nr. 1 Stärke – ein Polysaccharid aus a-D-Glucose Die häufigste organische Verbindung Cellulose – ein Polysaccharid aus b-D-Glucose EVA Cyclodextrine – Oligosaccharide aus a-Glucose Proteine – Gerüststoffe und Nahrungsmittel Proteine – Kondensationsprodukte von Aminosäuren Haar-Styling Sekundär- und Tertiärstruktur von Proteinen Intelligente Werkstoffe Quartärstruktur von Proteinen und Proteiden Dem Täter auf der Spur Desoxyribonucleinsäure DNA Fette und Öle Triglyceride – Ester aus Glycerin und Fettsäuren Fest oder flüssig – einziger Unterschied? Molekülstruktur und Eigenschaften von Triglyceriden EVA Seifen und Tenside Aus Strom wird Licht Angeregte Zustände in künstlichen Lichtquellen Kaltes Licht aus chemischen Reaktionen Chemolumineszenz und Elektrolumineszenz Klein aber hell Anorganische Leuchtdioden EVA Anorganische Halbleiter für Licht und Farben EVA Elektrisch leitfähige Kunststoffe für Licht und Farben EVA Organische Photovoltazellen OPV EVA Nachhaltigkeit durch Solarenergienutzung Ordnung macht bunt Kristalline Flüssigkeiten im polarisierten Licht EVA Stapel und Schrauben aus Molekülen – Flüssigkristalle für Displays und Monitore Chamäleon-Farben Photochromie und molekulare Schalter EVA Intelligente Folie und photostationäres Gleichgewicht EVA Die Umgebung macht’s – das Phänomen der Solvatochromie b-Carotin – ein Multitalent Carotinoide – Biochrome mit multiplen Funktionen 266 EVA Ein Fall für zwei: b-Carotin und Chlorophyll bei der Photosynthese 268 Knackig braun – immer gesund? 269 Sonnenlicht und Sonnenschutzmittel 270 Bunt allein genügt nicht 271 Farben, Lacke und Effektpigmente 272 Nicht nur Deckweiß 273 Nano-Titandioxid – UV-Absorber und Photokatalysator 274 EVA Nanotechnologie
