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Unterrichtsinhalte Chemie in der Realschule

Themenbereiche:

Klasse 7      Klasse 8      Klasse 9      Klasse 10      Liste der Experimente      Exkursionen

Klasse 7

1 Verhalten im Chemieraum

Inhalte:

Kennenlernen der Experimentiergeräte

Umgang und Entsorgung von Stoffen

2 Stoffeigenschaften – Stoffveränderungen

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • Stoffeigenschaften kennenlernen u. experimentell unterscheiden
  • Aggregatzustände und deren Übergänge kennen
  • Stoffe aus kleinsten Teilchen bestehen und eine Eigenbewegung ausführen

2.1 Stoffe erkennt man an ihren Eigenschaften

Inhalte:

(Farbe, Geruch, Geschmack, Oberfläche, Klang, Löslichkeit, Härte)
Fachübergreifend mit: Physik, Hauswirtschaft

2.2 Stoffeigenschaften kann man messen

Inhalte:

(Wärme- u. elektr. Leitfähigkeit, Schmelz- u. Siedetemperatur, Aggregatzustände und deren Übergänge)
Fachübergreifend mit: Physik, Mathematik

2.3 Stoffgruppen und Steckbriefe

Fachübergreifend mit: Deutsch

2.4 Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen

Inhalte:

(Brownsche Bewegung, Diffusion, Osmose, Kugelteilchenmodell)
Fachübergreifend mit: Biologie, Physik

3 Mischen und Trennen von Stoffen

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • Stoffgemische nennen und Beispiele anführen
  • Trennverfahren durchführen und die zur Trennung genutzte Eigenschaft angeben
  • Trennverfahren des Alltags und der Technik nennen

3.1 Stoffgemische

Inhalte:

(Gemenge, Gemisch, Lösung, Suspension, Emulsion, Legierung, Rauch, Schaum, Nebel)

3.2 Trennverfahren

Inhalte:

(Auslesen, sedimentieren, filtrieren, eindampfen, destillieren, extrahieren, adsorbieren, chromatografieren, zentrifugieren)

4 Wasser

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • die Gewinnung von Trinkwasser beschreiben
  • Verbrauch und Abwasserproblematik diskutieren
  • Verhaltensmodifikation beim Wasserverbrauch erfahren
  • Die Zusammensetzung des Wassers kennen
  • die Knallgasprobe durchführen
  • die Begriffe Analyse und Synthese definieren

4.1 Gewinnung des Trinkwassers

Fachübergreifend mit: Erdkunde

4.2 Wasserverbrauch im Alltag

Fachübergreifend mit: Mathematik

4.3 Wasserverschmutzung, Aufbau einer Kläranlage

Fachübergreifend mit: Erdkunde, Biologie, Mathematik

4.4 Zusammensetzung des Wassers

5 Luft

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • die Zusammensetzung der Luft nennen
  • Schadstoffbelastung der Luft erklären
  • die Begriffe Emission und Immission definieren
Fachübergreifend mit: Erdkunde, Physik

5.1 Zusammensetzung der Luft

5.2 Schadstoffbelastung

5.3 Maßnahmen gegen die Luftverschmutzung

Fachübergreifend mit: Erdkunde, Mathematik

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Klasse 8

1 Chemische Reaktion

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • beschreiben, dass chemische Reaktionen mit Energieumsätzen verbunden sind
  • Oxidation als chemische Reaktion mit Sauerstoffaufnahme, Reduktion als Sauerstoffabgabe formulieren können
  • angeben können, dass bei einer Reduktion beides gleichzeitig stattfindet
  • DALTONS Atomvorstellung zur Deutung chemischer Reaktionen heranziehen
  • angeben, dass Moleküle aus Atomen zusammengesetzt sind
  • beschreiben, dass Verbrennungsprodukte mit Wasser saure und alkalische Lösungen bilden

Man spricht von einer Chemischen Reaktion, wenn die Teilchen, aus denen mindestens ein Ausgangsstoff (Edukt) besteht, sich umorganisieren zu mindestens einem neuen Endstoff (Produkt) mit neuen Eigenschaften.

1.1 Die Verbrennung

Inhalte:

(Glimmspanprobe, Kalkwasserprobe, Vorgänge in der Kerzenflamme, Entzündungstemperatur, Zerteilungsgrad, Staubexplosion, Oxidation, Reduktion)

1.2 Gewinnung von Metallen

Inhalte:

(Thermitreaktion, Hochofenprozess)

2 Energie und Umwelt

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • fossile Energieträger nennen
  • Alkane als Kohlenwasserstoffe beschreiben
  • angeben, dass bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe mehrere Reaktionsprodukte entstehen
  • die Entstehung des sauren Regen als eine Reaktion der Verbrennungsprodukte mit dem Regenwasser formulieren
  • Maßnahmen zur Energieeinsparung angeben
Fachübergreifend mit: Erdkunde, Physik, Biologie

2.1 Fossile Energieträger

Inhalte:

(Braunkohle, Steinkohle, Erdöl, Erdgas)

2.2 Saurer Regen

Inhalte:

(Ursachen, Entstehung, Maßnahmen)

2.3 Maßnahmen zur Energieeinsparung

Inhalte:

  • Nutzung regenerativer Energien:
    Windenergie:
    Vorteile:
    • Windkraft ist preiswert
    • geringer Platzverbrauch
    • kein Ausstoß von Schadstoffen wie Stickoxide, Schwefeldioxid und Kohlenstoffdioxid
    • Wind steht dauerhaft und kostenlos zur Verfügung
    • keine Klimabeeinflussung
    • Entlastung der fossilen Brennstoffe
    • Unabhängigkeit von Rohstoffimporten
    • Finanzieller Ertrag/Entschädigungen für Landwirte hoch
    • Schaffung von Arbeitsplätzen in der Windkraftindustrie

    Nachteile:
    • Wind ist unregelmäßig vorhanden
    • große Lärmbelastung
    • hohe Installations- und Transportkosten
    • hohe Instandhaltungs- und Wartungskosten
    • Wind lässt sich nicht speichern und muss direkt in Strom umgewandelt werden
    • Wind bläst meistens nachts, wenn wenig Strom benötigt wird
    • nur geringe Strommengen (nicht effektiv)
    • Errichtung eines neuen Stromnetzes
    • Gefahr durch Unfälle (abreißende Flügelteile)
    • optische Umweltverschmutzung
    • Stilllegung der Windkraftanlage bei zu viel Wind
    • Standortgebunden - Standortwahl muss geeignet sein
    • Landwirte verlieren Nutzfläche
    • Verlust von Arbeitskräften in klassischen Energiebereichen
    • Gefahr für Vögel durch Rotorblätter

    Solarenergie:
    Vorteile:
    • umweltfreundlich
    • kann relativ wenig störend auf Dächer und andere Flächen platziert werden
    • Sonne ist unbegrenzt vorhanden
    • Fossile Brennstoffe werden entlastet
    • keine Schadstoffe oder Lärm
    • Schaffen von Arbeitsplätzen
    • relativ wartungsfrei
    • Sonneneinstrahlung ist gut zu berechnen (Kosten/Nutzen-Rechnung einfach)
    • keine Gefahr von Umweltkatastrophen oder Unfällen
    • gewonnener Strom kann auch von Privatleuten gewinnbringend verkauft werden

    Nachteile:
    • Sonnenschein nur tagsüber
    • hohe Materialkosten (Installationskosten)
    • bei schlechtem Wetter kaum nutzbar
    • wenig Strom wird produziert (Wirkungsgrad niedrig)
    • zuviel gewonnener Strom lässt sich schlecht speichern
    • Verschmutzung des Landschaftsbildes (bei großen Anlagen)
    • Solarzellentechnologie steckt noch in ihren Anfängen
    • Kosten werden erst nach Jahren wieder hereingeholt


    • Wasserkraft:
    Vorteile:
    • kein Verbrauch fossiler Brennstoffe
    • Wasserkraft ist ein unerschöpflicher Energieträger
    • kontinuierliche/wetterunabhängige Energieproduktion
    • keine (Luft-)Schadstoffe
    • Staudämme fördern den Hochwasserschutz
    • lange Laufzeit
    • an vielen Orten der Welt können Gezeitenkraftwerke installiert werden
    • Schaffung sicherer Arbeitsplätze
    • hoher Wirkungsgrad
    • keine Erwärmung des Wassers wie bei Kohlekraftwerken
    • Energieausbeute lässt sich gut regeln
    • Verbesserung der Schiffbarkeit von Flüssen
    • kontinuierliche Stromerzeugung durch (Pump-)Speicherkraftwerke

    Nachteile:
    • starker Eingriff in die Natur, Zerstörung von Fischgründen
    • Schwallbetrieb
    • lange Bauzeit
    • Standortgebunden
    • Beeinflussung der Küstenlandschaft und Meeresbiologie bei Gezeitenkraftwerken
    • bei großen Stauseen Umsiedlungen von Menschen erforderlich
    • Änderung des Grundwasserhorizonts
    • Auslösen von Erdbeben
    • sehr teuer
    • ehemaliges Schwemmland wird unfruchtbar durch fehlenden Schlamm-Eintrag
    • Wartungsaufwand hoch
    • Überstauung und Zerstörung von Kulturgütern

3 Chemische Verwandschaften

Inhalte:

Die Schüler sollen

3.1 Alkalimetalle

Inhalte:

Liste der Alkalimetalle

3.2 Erdalkalimetalle

Inhalte:

Liste der Erdalkalimetalle

3.3 Halogene

Inhalte:

Liste der Halogene

3.4 Edelgase

Inhalte:

Liste der Edelgase

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Klasse 9

1 Erforschung des Atombaus

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • den Aufbau von Atomen anhand des Kern-Hülle-Modells (RUTHERFORD) beschreiben
  • die elektrische Leitfähigkeit anhand dieses Modells erklären
  • Bestandteile des Atoms (Elektron, Proton, Neutron) und den Begriff Isotope angeben
  • Ausführen, dass das Periodensystem der Elemente nach steigender Protonenzahl und Bau der Elektronenhülle geordnet ist
Fachübergreifend mit: Physik

1.1 Elektrische Leitfähigkeit

Fachübergreifend mit: Physik

1.2 Atommodell nach Rutherford

1.3 Das Periodensystem der Elemente

2 Chemische Bindung

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • anhand des Schalenmodells (BOHR) die Bindungsarten erklären
  • das Verhalten verschiedener Stoffe mit Hilfe der Bindungsarten begründen

2.1 Ionenbindung

Inhalte:

Informationen über die Ionenbindung

2.2 Atom- bzw. Elektronenpaarbindung

Inhalte:

Informationen über die Atom- bzw. Elektronenpaarbindung

2.3 polarisierte Atombindung

2.4 Metallbindung

Inhalte:

Informationen über die Metallbindung

3 Säuren, Laugen, Salze

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • Säuren und Laugen mithilfe verschiedener Indikatoren nachweisen
  • Säuren als Stoffe definieren, die in wässrigen Lösungen Wasserstoffionen abgeben
  • Laugen als wässrige Lösungen definieren, die Hydroxidionen enthalten
  • aufführen, dass der pH-Wert angibt, wie sauer oder alkalisch eine Lösung ist
  • die Neutralisation als Reaktion beschreiben, bei der die Wirkung saurer und alkalischer Lösungen durch Reaktion von Wasserstoff- mit Hydroxidionen aufgehoben wird
  • die verschiedenen Reaktionsmechanismen der Salzbildung beschreiben
Fachübergreifend mit: Erdkunde

3.1 Bildung, Eigenschaften und Verwendung gebräuchlicher Säuren

Fachübergreifend mit: Erdkunde, Biologie, Sozialwissenschaften, Hauswirtschaft

3.2 Wichtige Laugen

Fachübergreifend mit: Biologie

3.3 Der pH-Wert

Fachübergreifend mit: Biologie

3.4 Die Neutralisation

Fachübergreifend mit: Biologie

4 Chemie und Boden

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • chemische Prozesse im Boden beschreiben
  • die Bedeutung von (Mineral-)Dünger erfassen
  • wichtige Stoffkreisläufe darstellen
Fachübergreifend mit: Biologie, Erdkunde

4.1 Salpeter- und Phosphorsäure

4.2 Düngemittel

Fachübergreifend mit: Biologie

4.3 Auswirkungen auf die Umwelt (Eutrophierung)

5 Werk- und Baustoffe

5.1 Der technische Kalkkreislauf

5.2 Zement, Beton

5.3 Aufbau und Verwendung verschiedener Glassorten

6 Elektrochemie

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • Elektronenströme innerhalb einer elektrischen Zelle begründen
  • eine Fällungsreihe der Metalle erstellen und diskutieren
  • galvanische Elemente beschreiben und erklären
  • den Vorgang der Korrosion bei verschieden edlen Metallen beschreiben
  • angeben, wie der Galvanisierung- und Eloxierungsvorgang funktioniert und wo sie in der Technik eingesetzt werden
Fachübergreifend mit: Physik

6.1 Batterie – Akkumulator

6.2 Aluminum

6.3 Korrosion

6.4 Galvanisieren – Eloxieren

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Klasse 10

Organische Chemie

1 Kohlenwasserstoffe

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • die Nomenklatur in der organischen Chemie beherrschen
  • die Alkane als wichtigste Chemikalien in der Kunststoffchemie und Energiewirtschaft nennen
  • Eigenschaften und Aufbau der Alkane herleiten
  • den Vorgang in einer Raffinerie erklären
  • begründen, warum die ungebremste Verbrennung von Kohlenwasserstoffen eine der größten Gefahren für die Erde ist
  • Alkane, Alkene und Alkine vergleichen
  • Additions- und Substitutionsreaktion beschreiben
  • die Gefährdung des Menschen durch die Verwendung von FCKWs begründen
Fachübergreifend mit: Biologie, Erdkunde, Physik

1.1 Alkane

Inhalte:

Die homologe Reihe der Alkane umfasst alle organischen Verbindungen aus Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H), auch Kohlenwasserstoffe (KW) genannt, deren Kohlenstoffatome im Molekül in einer Reihe angeordnet sind. Es dürfen keine Doppel- oder Dreifachbindungen zwisschen den Kohlenstoffatonen vorhanden sein, d.h., Alkane sind gesättigte Kohlenwasserstoffe.
Alle flüssigen Alkane sind gute Lösungsmittel für Fette, Öle und Wachse.
  • Methan
    • Physikalische Eigenschaften
      • Methan schmilzt bei --182,6 °C und siedet bei --161,7 °C. Aufgrund der unpolaren Eigenschaften ist es in Wasser kaum löslich, in Ethanol und Diethylether löst es sich jedoch gut. Schmelzwärme und Verdampfungswärme sind mit 1,1 kJ/mol und 8,17 kJ/mol für ein Gas relativ hoch, im Vergleich zu Metallen sind dies aber sehr geringe Werte. Der Heizwert Hi liegt bei 35,89 MJ·m--3. Die Standardentropie beträgt 188 J/mol·K, die Wärmekapazität 35,69 J/mol·K. Bei 90,67 K und 0,117 bar weist Methan einen Tripelpunkt auf, bei 190,56 K und 45,96 bar einen kritischen Punkt.
      Das farb- und geruchlose Gas hat eine geringere Dichte als Luft, es steigt also in die höheren Schichten der Erdatmosphäre auf. Dort wirkt es als Treibhausgas, wobei es 20- bis 30-mal wirkungsvoller ist als Kohlenstoffdioxid, allerdings kommt es in viel geringeren Mengen als dieses in der Atmosphäre vor. Es reagiert dort mit Sauerstoff zu Kohlenstoffdioxid und Wasser. Dieser Prozess ist allerdings langsam, die Halbwertszeit wird auf 14 Jahre geschätzt.
      Die UN-Nummern von verdichtetem und tiefgekühltem Methan sind 1971 bzw. 1972.
    • Chemische Eigenschaften
      • Methan ist das einfachste Alkan und der einfachste Kohlenwasserstoff, die Summenformel lautet CH4, die C–H-Bindungen weisen in die Ecken eines Tetraeders. Es ist brennbar und verbrennt an der Luft mit bläulicher, nicht rußender Flamme. Es kann explosionsartig mit Sauerstoff oder Chlor reagieren, wozu allerdings eine Initialzündung (Zufuhr von Aktivierungsenergie) oder Katalyse erforderlich ist. Bei der Chlorierung entstehen Chlormethan, Dichlormethan, Chloroform und Tetrachlormethan. Bei der Oxidation dagegen wird das Molekül komplett auseinandergerissen. Aus der Reaktion eines Methanmoleküls mit zwei Sauerstoffmolekülen entstehen zwei Wasser- und ein Kohlenstoffdioxidmolekül. Vom Methan leiten sich Methylverbindungen wie z. B. Methanol und die Methylhalogenide sowie die längerkettigen Alkane ab.
  • Ethan
    • Ethan (früher: Äthan) ist eine chemische Verbindung, die den Alkanen zugehört (gesättigte Kohlenwasserstoffe). Ethan ist ein farbloses und geruchloses Gas, es schmilzt bei --182,76 °C und siedet bei --88,6 °C. Es ist nur schlecht in Wasser löslich: 61 mg/l bei 20 °C. Zum Schmelzen werden 583 J/mol benötigt, zum Sieden 10 kJ/mol. Es wird vor allem zu Heiz- und Verbrennungszwecken genutzt. Von Ethan abgeleitet ist der Ethyl-Rest (C2H5--). Ethan ist neben Methan ein Hauptbestandteil des Erdgases.
  • Propan
    • Propan ist ein farb- und geruchloses Gas, hat einen Schmelzpunkt von --187,7 °C und einen Siedepunkt von --42 °C. Die kritische Temperatur liegt bei 96,8 °C, der kritische Druck bei 4,2 MPa und die kritische Dichte bei 0,22 g·cm--3. Propan kann leicht verflüssigt werden. Es löst sich bei 20 °C zu 75 mg·l--1 in Wasser.
    Propan ist schwerer als Luft und wirkt in hohen Konzentrationen narkotisierend bis erstickend.
    Propan ist hochentzündlich und bildet zwischen einem Volumenanteil von 2,12 % bis 9,35 % in Luft explosible Gemische. Seine Zündtemperatur liegt bei 470 °C (nach DIN 51794). Der Heizwert beträgt 93 MJ·m--3.
  • Butan
  • Pentan
  • Hexan
  • Heptan
  • Oktan
  • Nonan
  • Dekan

1.2 ungesättigte Kohlenwasserstoffe: Alkene und Alkine

1.3 aromatische Kohlenwasserstoffe

2 Alkohol, organische Säuren und Ester

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • die Herstellung von Trinkalkohol (Ethanol) beschreiben und durchführen
  • die Nomenklatur der Alkanole und Isomerie beherrschen
  • erklären, warum die Wirkung und Gefährlichkeit des Trinkalkohols auf den Menschen existiert
  • den chemischen Aufbau von organischen Säuren beschreiben
  • Eigenschaften und Verwendung von Estern nennen
Fachübergreifend mit: Biologie

2.1 alkoholische Gärung

Fachübergreifend mit: Biologie

2.2 Alkanole

Fachübergreifend mit: Biologie, Politik, Hauswirtschaft

2.3 vom Wein zur Essigsäure

Fachübergreifend mit: Biologie, Hauswirtschaft

2.4 organische Säuren

2.5 Ester

Fachübergreifend mit: Biologie, Hauswirtschaft

3 Chemie und Ernährung

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • sich über eine gesunde und bewusste Ernährung unterhalten
  • ein gesundes Frühstück zusammenstellen
  • versteckte Fette von lebenswichtigen Fetten unterscheiden
  • beschreiben, welche Bedeutung Kohlenhydrate haben
  • verschiedene Zucker und deren Eigenschaften nennen
  • berichten, wie man Zucker gewinnen kann
  • den generellen Aufbau von Eiweißen kennen
  • über die enorme Bedeutung einer gesunden Ernährung
    • berichten

3.1 Fette

Inhalte:

Lipide = Fette
Fettsäuren: gesättigt (tierische Fette) - ungesättigt (pflanzliche Fette)
Chemie: Glycerin + 3 Fettsäuren --> Fett
Vorkommen: Speck...
Stichworte/Vermutungen: Kalorien, ungesättigte Fettsäuren nicht so kalorienreich, Energiebombe, ungesättigte Fettsäuren sind gesünder, Brennstoff, Mischbarkeit mit Wasser oder organischen Lösungsmitteln, Fett hat eine niedrigere Dichte als Wasser, schwimmt also oben
Experimente: Fettfleckprobe, Extraktion von Fetten aus Ölsaaten
Fachübergreifend mit: Biologie, Hauswirtschaft

3.2 Kohlenhydrate

Inhalte:

Kohlenhydrate = Zucker
Einfachzucker (Monosaccharid): Glucose, Fructose - ringförmige Moleküle aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff (z.B. C6H12O6)
Zweifachzucker (Disaccharid): Saccharose, Lactose, Maltose - Verbindung aus zwei Einfachzuckern mit einem Sauerstoffatom als Verbindungsatom
Mehrfachzucker (Polysaccharid): Stärke, Zellulose - Stärke ist eine spiralförmige Aneinanderreihung von Zuckermolekülen, Zellulose eine netzartige Verknüpfung von Zuckermolekülen
Vorkommen: Brot, Nudeln, Reis, Kartoffeln...
Stichworte/Vermutungen: Kalorien
Experimente: Fehling-Probe, Stärkenachweis, Stärkespaltung

3.3 Eiweiße

Inhalte:

Proteine - Eiweiße - Aminosäuren
Vorkommen: Fisch, Ei
Chemie: Peptidbindung
Stichworte/Vermutungen: Energieträger
Experimente: Biuret-Reaktion, Xanthoprotein-Reaktion

3.4 Vitamine, Mineralstoffe und Ballaststoffe

Inhalte:

Vitamine
Beispiele:
Wasserlöslich: B (1-12), C, Folsäure
Fettlöslich: A, D, E, K
Vorkommen: Obst, Gemüse

Mineralstoffe
Beispiele: Salze
Vorkommen: Mineralwasser, dunkles Brot, Gemüse, Gewürze

Spurenelemente
Beispiele: Magnesium, Calcium, Eisen, Kupfer, Zink,...

Zusatzstoffe in Lebensmitteln
Emulgatoren
Konservierungsmittel
Säuerungsmittel
Geschmacksverstärker

Lebensmittelgesetz
Fachübergreifend mit: Biologie, Politik, Hauswirtschaft

4 Seifen, Cremes und Wohlgeruch

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • die Verseifungsreaktion beschreiben
  • die Reinigungswirkung von Seifen und Tensiden erklären
  • Umweltprobleme beim Einsatz von Waschmitteln nennen und Alternativen finden
  • Kosmetika herstellen

4.1 Seife

Fachübergreifend mit: Biologie

4.2 Tenside

Fachübergreifend mit: Biologie

4.3 Parfums und Kosmetika

5 Organische Werkstoffe

Inhalte:

Die Schüler sollen
  • Herstellung und Verwendung des wichtigsten Werkstoffes unserer Zeit beschreiben
  • die Wirkung von verschiedenen Kunststoffen darstellen

5.1 Holz und Naturfasern

5.2 Kunststoffe, Gummi und Chemiefasern

5.3 Klebstoffe

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