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Curriculum Chemie Klasse 8 1. Stoffe und ihre Eigenschaften Stoffeigenschaften: • Farbe, Geruch, Verformbarkeit, Dichte, Löslichkeit, elektrische Leitfähigkeit • Aggregatzustand, Schmelztemperatur und Siedetemperatur Teilchenmodell: • Aggregatzustände, Diffusions- und Lösungsvorgänge Einführung ins Praktikum: Umgang mit Laborgeräten, Sicherheitsmaßnahmen, naturwissenschaftliche Arbeitsweisen Experimente zu Stoffeigenschaften W: Modelle Stoffgruppen: • Metalle: Eisen, Kupfer, Silber, … • Nichtmetalle Gemische: • Reinstoff, Stoffgemisch • Homogene, heterogene Gemische: Lösung, Suspension, Emulsion, … 2. Chemische Reaktionen Chemische Reaktionen: • Synthese und Analyse von Stoffen • Element und Verbindung • Reaktionsschemata (Wortgleichungen) W: Praktikum Energie bei chemischen Reaktionen: • Exotherme und endotherme Reaktion • Aktivierungsenergie • Katalysator • Energiediagramm einer chemischen Reaktion 3. Quantitative Beziehungen 1 Atommodell von Dalton: • Atome und kleinste Teilchen • Elementsymbole • Periodensystem der Elemente • Atomare Masseneinheit, Atommasse • Moleküle und Formeleinheiten • Molekülformeln und Verhältnisformeln • Reaktionsgleichungen Massengesetze: • Gesetz von der Erhaltung der Masse • Gesetz von den konstanten Massenverhältnissen Berzelius Informationsquellen zur Ermittlung chemischer Daten Praktikum: quantitatives Experiment Erste Berechnungen 4. Reaktionen mit Sauerstoff Luft: • Zusammensetzung: Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, … • Eigenschaften von Sauerstoff • Nachweis von Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid Reaktionen: • Oxidation, Reduktion und Redoxreaktion • Brandschutz Chemische Fachsprache und Alltagsphänomene W: Praktikum 5. Wasser und Wasserstoff Wasser: • Eigenschaften und Nachweis • Analyse und Synthese • Schädigende Wirkung eines Stoffes auf die Luft, Gewässer oder Boden an einem Beispiel, Gegenmaßnahmen Wässrige Lösungen: • Saure, neutrale und alkalische Lösungen • Indikatoren: Bromthymolblau, Lackmus, Phenolphthalein, Universalindikator • pH-Skala W: Praktikum Wasserstoff: • Eigenschaften und Nachweis • Wasserstoff als Energieträger 6. Alkalimetalle • • • • • Wichtige Eigenschaften der Alkalimetalle am Beispiel von Natrium Elementfamilie der Alkalimetalle Alkalimetallhydroxide am Beispiel von Natriumhydroxid Alkalische Lösungen am Beispiel von Natronlauge Flammenfärbung 7. Halogene • • • Wichtige Eigenschaften der Halogene am Beispiel von Chlor Natriumchlorid Chlorwasserstoff und Salzsäure W: Praktikum Curriculum Chemie Klasse 9 1. Aufbau von Atomen • • • • Kern-Hülle-Modell: Protonen, Neutronen, Elektronen Modell des Atomkerns Modell der Atomhülle: Schalenmodell, Ionisierungsenergien Atombau und PSE Rutherford, Curie W: Orbitalmodell 2. Salze und Ionenbindung • • • • • • • Anionen und Kationen Entstehung von Anionen und Kationen: Elektronenübergänge, Edelgasregel Ionenbindung, Ionengitter Typische Eigenschaften von Ionenverbindungen Elektrolyse Redoxreaktion als Elektronenübertragungsreaktion, DonatorAkzeptor-Prinzip am Beispiel von Elektronenübergängen Edle und unedle Metalle W: Praktikum 3. Moleküle und Elektronenpaarbindung • • • • • • • • Entstehung von Molekülen durch Elektronenpaarbindung Lewis-Formel, Oktettregel, bindende und nichtbindende Elektronenpaare Elektronenpaarabstoßungs-Modell: räumlicher Bau von Molekülen Elektronegativität Unpolare, schwach polare, polare und stark polare Elektronenpaarbindungen Dipol-Moleküle Zwischenmolekulare Kräfte: van-der-WaalsKräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen Hydratisierung 4. Quantitative Beziehungen 2 • • • Stoffmenge, molare Masse Satz von Avogadro, molares Volumen Stöchiometrische Berechnungen 5. Protonenübertragungsreaktionen • • Brönsted-Säuren, Bildung von sauren Lösungen, Oxonium-Ionen Beispiele von sauren Lösungen: Salzsäure, … Kugel-Stab-Modell, Kalottenmodell PC für Modelle Pauling • • • • • • • Nachweis von Chlorid-Ionen Brönsted-Basen, Bildung von alkalischen Lösungen, Hydroxid-Ionen Beispiele von alkalischen Lösungen: Natronlauge, Ammoniak-Lösung Brönsted-Säure-Base-Reaktionen, DonatorAkzeptor-Prinzip am Beispiel von Protonenübergängen Neutralisation Titration zur Konzentrationsbestimmung einer Säure Wichtige Mineralstoffe und ihre Bedeutung: Natriumverbindungen, Kaliumverbindungen, Ammoniumverbindungen, Chloride, Sulfate, Phosphate, Nitrate Praktikum: Titration Liebig Curriculum Chemie Klasse 10 1. Erdöl und einfache Kohlenwasserstoffe Alkane: • Methan: Eigenschaften und Verwendung • Stoffklasse der Alkane • Kohlenstoff als Energieträger Alkene: • Ethen als Vertreter der Stoffklasse der Alkene, funktionelle Gruppe: Zweifachbindung, Verwendung von Ethen • Nachweis von Alkenen • Aufbau von Makromolekülen an einem Beispiel • Wiederverwertung eines Stoffes Wöhler Erdgas, Erdöl PC für Recherche Polyethen Bedeutung der Wissenschaft Chemie und der chemischen Industrie für eine nachhaltige Entwicklung 2. Alkohole, Aldehyde und Ketone Alkohole: • Ethanol: Eigenschaften und Verwendung • Stoffklasse der Alkanole, Hydroxylgruppe • Änderung von Stoffeigenschaften innerhalb einer homologen Reihe Aldehyde und Ketone: • Oxidation von Alkoholen zu Aldehyden bzw. Ketonen, Dehydrierung, Redoxreaktion als Wasserstoffübertragungsreaktion • Ethanal als Vertreter der Stoffklasse der Aldehyde, Aldehydgruppe • Glucose • Aceton als Vertreter der Stoffklasse der Ketone, Ketogruppe, Verwendung von Aceton Gefahren von Alkohol als Suchtmittel Praktikum: Oxidation von Alkoholen W: Oxidationszahlen W: Praktikum: Nachweisreaktionen 3. Carbonsäuren und Ester Carbonsäuren: • Essigsäure: Eigenschaften und Verwendung • Stoffklasse der Alkansäuren, Carboxylgruppe Ester und Fette: • Stoffklasse der Ester, Estergruppe • Estersynthese, Kondensationsreaktion 4. Anorganische Kohlenstoffverbindungen • • • Kohlensäure und ihre Salze Kohlenstoffkreislauf Nachwachsende Rohstoffe Essig Praktikum: Titration Organische Säuren in Lebensmitteln Praktikum: Estersynthese W: Fette W: Seife Curriculum Chemie Kursstufe 2010/2012 4-stündig (Profil- und Neigungskurs) 1. Chemische Energetik • • • • Offene, geschlossene und isolierte Systeme Exotherme und endotherme Reaktionen Reaktionsenthalpie Kalorimetrische Messungen • • • • Bildungs- und Reaktionsenthalpie Satz von der Erhaltung der Energie Satz von Hess Verbrennungsenthalpie / Heizwert / Brennwert Entropie als Maß für die Wahrscheinlichkeit eines Zustands Berechnungen mit der Gibbs-HelmholtzGleichung und Interpretation des Ergebnisses (freie Reaktionsenthalpie) Grenzen der energetischen Betrachtungsweise • • • Praktikum: Experimentelle Bestimmung einer Reaktionsenthalpie, z.B. Neutralisationsenthalpie, Verbrennungsenthalpie 2. Chemische Gleichgewichte • • • • • Gleichgewichtseinstellung, chemisches Gleichgewicht als dynamisches Gleichgewicht Modellvorstellungen, Modellexperimente Abhängigkeit des chemischen Gleichgewichts von Temperatur, Druck und Konzentration, Prinzip von Le Chatelier Einfluss des Katalysators Berechnungen mit dem Massenwirkungsgesetz für homogene Gleichgewichtsreaktionen Großtechnische Ammoniaksynthese (HaberBosch-Verfahren), technische Problemstellungen, gesellschaftliche Bedeutung W: Praktikum 3. Säure-Base-Gleichgewichte • • • • Säure-Base-Reaktionen in wässriger Lösung als Gleichgewichtsreaktionen Brönsted-Säure-Base-Theorie, Protonendonator, -akzeptor pKS-Wert und pKB-Wert als Maß für die Säure- bzw. Basenstärke Autoprotolyse von Wasser, Ionenprodukt des Wassers, quantitative Deutung des pH- Praktikum: Messwerterfassung zum chemischen Gleichgewicht, z.B. Veresterung und Esterhydrolyse • • • • • Werts Berechnung des pH-Werts wässriger Lösungen von einprotonigen starken Säuren und Hydroxidlösungen Näherungsweises Berechnen von pHWerten wässriger Lösungen schwacher Säuren Indikatoren Bedeutung und Wirkungweise von Puffersystemen Säure-Base-Titration Praktikum: Konzentrationsbestimmung durch Säure-Base-Titration 4. Naturstoffe Allgemein: • Chiralität, asymmetrisch substituiertes Kohlenstoffatom • Fischer-Projektion a) Kohlenhydrate • Monosaccharide: D-Glucose, D-Fructose, αund β-Form • Glykosidische Bindung • Haworth-Projektion • Nachweisreaktionen • • Disaccharide: Saccharose, Maltose, Cellobiose Polysaccharide: Stärke und Cellulose b) Aminosäuren und Proteine • L-Aminosäuren als Bausteine der Proteine • Nachweis von Aminosäuren • Peptidbindung • Struktur der Proteine: Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur • Nachweis von Proteinen • Chromatographie • Biologische Bedeutung von Proteinen, Enzyme Fischer Praktikum: GOD-Test, Tollens-Probe W: Praktikum: Fehling-Probe W: Praktikum: reduzierende und nichtreduzierende Disaccharide W: Stärke-Nachweis W: Praktikum: Polysaccharide Praktikum: Ninhydrin-Reaktion Praktikum: Biuretreaktion Praktikum: Chromatographie W: Praktikum c) Nukleinsäuren • Aufbau der DNA • Vorkommen und Bedeutung der DNA 5. Aromaten • • • Eigenschaften, Vorkommen und Verwendung von Benzol Gesundheitsgefährdung durch Chemikalien und vorbeugendes Gefahrstoffrecht Struktur und besondere Eigenschaften, Kekulé • • delokalisierte Elektronen, Mesomeriestabilisierung Reaktionen von Aromaten Weitere wichtige Aromaten: Toluol, Styrol, Phenol, Benzaldehyd, Benzoesäure, Phenylalanin W: Orbitalmodell 6. Kunststoffe • • • • • • • • Bedeutung von Kunststoffen in Alltag und Technik Klassifizierung nach Eigenschaften: Thermoplaste, Duroplaste, Elaste Struktur und Eigenschaften Prinzip wichtiger Kunststoffsynthesen: Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation Beispiele: Polyethen, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyester, Polyamid, Polyurethan, PET, Polycarbonat Kunststoffe als “Werkstoffe” nach Maß Verwertung von Kunststoffen, Nachhaltigkeit W: Praktikum Staudinger Praktikum: Herstellung von Kunststoffen 7. Elektrochemie • • • • • • • • • Redoxreaktionen: Elektronendonator, akzeptor Beschreibung von Redoxreaktionen mit Oxidationszahlen Galvanische Zelle (Aufbau, Prozesse) Standardelektrodenpotenziale und ihre Messung, Aufbau der Standardwasserstoffhalbzelle Berechnungen mit Standardelektrodenpotenzialen, Vorhersage von Redoxreaktionen Zusammenhang zwischen Konzentration der Ionen und Elektrodenpotenzial (ohne Berechnung) Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion Galvanische Zelle und Elektrolysezelle im Vergleich Herkömmliche und neuere elektrochemische Energiequellen (Brennstoffzelle, Batterien und Akkumulatoren) Praktikum: Messung von Standardelektrodenpotenzialen W: Nernstsche Gleichung Praktikum Curriculum Chemie Kursstufe 2010/2012 2-stündig (Profil- und Neigungskurs) 1. Moleküle des Lebens Allgemein: • Chiralität, asymmetrisch substituiertes Kohlenstoffatom • Fischer-Projektion a) Kohlenhydrate • Monosaccharide : D-Glucose, DFructose, • Haworth-Projektion • Nachweisreaktionen • • Disaccharide: Saccharose, Maltose, Cellobiose Polysaccharide: Stärke und Cellulose b) Aminosäuren und Proteine • L-Aminosäuren als Bausteine der Proteine • Nachweis von Aminosäuren • Peptidbindung • Struktur der Proteine: Primärstruktur, Sekundärstruktur, Tertiärstruktur, Quartärstruktur • Nachweis von Proteinen • Biologische Bedeutung von Proteinen Fischer Praktikum: GOD-Test, Tollens-Probe W: Praktikum: Fehling-Probe W: Praktikum: reduzierende und nichtreduzierende Disaccharide W: Stärke-Nachweis W: Praktikum: Polysaccharide Praktikum: Ninhydrin-Reaktion Praktikum: Biuretreaktion c) Nukleinsäuren • Aufbau der DNA • Vorkommen und Bedeutung der DNA 2. Kunststoffe • • • • • • Bedeutung von Kunststoffen in Alltag und Technik Klassifizierung nach Eigenschaften: Thermoplaste, Duroplaste, Elaste Struktur und Eigenschaften Prinzip wichtiger Kunststoffsynthesen: Polymerisation, Polykondensation Kunststoffe als “Werkstoffe” nach Maß Verwertung von Kunststoffen, Nachhaltigkeit W: Praktikum Staudinger Praktikum: Herstellung von Kunststoffen 3. Chemische Gleichgewichte • Gleichgewichtseinstellung, chemisches Modellvorstellungen, Modellexperimente Gleichgewicht als dynamisches Gleichgewicht • • • • • • • W: Praktikum: Messwerterfassung zum chemischen Gleichgewicht, z.B. Veresterung und Esterhydrolyse Abhängigkeit des chemischen Gleichgewichts von Temperatur, Druck und Konzentration, Prinzip von Le Chatelier Einfluss des Katalysators Berechnungen mit dem Massenwirkungsgesetz für homogene Gleichgewichtsreaktionen Großtechnische Ammoniaksynthese (Haber-Bosch-Verfahren), technische Problemstellungen, gesellschaftliche Bedeutung W: Praktikum Säure-Base-Reaktionen in wässriger Lösung als Gleichgewichtsreaktionen Brönsted-Säure-Base-Theorie, Protonendonator, -akzeptor Autoprotolyse von Wasser, Ionenprodukt des Wassers, quantitative Deutung des pH-Werts Praktikum 4. Elektrochemie • • • • • • • • Redoxreaktionen: Elektronendonator, akzeptor Beschreibung von Redoxreaktionen mit Oxidationszahlen Galvanische Zelle (Aufbau, Prozesse) Standardelektrodenpotenziale und ihre Messung, Aufbau der Standardwasserstoffhalbzelle Berechnungen mit Standardelektrodenpotenzialen, Vorhersage von Redoxreaktionen Elektrolyse als erzwungene Redoxreaktion Galvanische Zelle und Elektrolysezelle im Vergleich Herkömmliche und neuere elektrochemische Energiequellen (Brennstoffzelle, Batterien und Akkumulatoren) Praktikum: Messung von Standardelektrodenpotenzialen Praktikum
