Unterrichtsmaterialien Chemie: Ganze Werke Seite 3/8
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Das Polysaccharid Stärke
Das Kennenlernen der Organischen Chemie gilt als Grundlage des Chemieunterrichts der Sekundarstufe I. Die Thematik Ernährung spielt dabei nicht nur im naturwissenschaftlichen Unterricht eine bedeutsame Rolle, sondern begleitet die Schülerinnen und Schüler täglich. Eine bedachte Lebensweise setzt Grundlagenkenntnisse der existenten Nährstoffgruppen sowie einer bewussten Betrachtung von Lebensmitteln voraus. Wie diese im Chemieunterricht gelehrt und gelernt werden können, wird im folgenden Beitrag im Zuge einer differenzierten Unterrichtsgestaltung anhand der Thematik „Stärke“ dargelegt.
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Lichtmessung mittels DIY-Fotometrie
In dieser Unterrichtseinheit werden die Grundlagen der Fotometrie gelegt und mithilfe von im schuleigenen Maker Space produzierten DIY-Fotometern eine Konzentrationsmessung des Farbstoffs Orange II durchgeführt und die Konzentration von Koffein in Energy Drinks fotometrisch ermittelt. Anhand der iodometrischen Titration als Vergleichsverfahren werden Inhalte zurückliegender Unterrichtseinheiten wiederholt.
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Lösung und Lösungsvorgang
Schülerinnen und Schülern fällt es oftmals sehr schwer zu glauben, dass auch unsichtbare Teilchen vorhanden sind, denn alles, was man nicht sieht, ist auch nicht existent. Gerade beim Lösen von Stoffen tritt dieses Problem auf. Mit diesem Beitrag sollen die Jugendlichen erkennen, dass die Teilchen nur im Lösungsmittel verteilt sind. Dazu werden einfache Schülerversuche, die zum Großteil auch zu Hause durchführbar sind, angeboten, die mit den Sinnen oder einfachen Messungen zeigen, dass die Teilchen noch vorhanden sind. Zudem geht es um den Vorgang des Lösens.
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Gefahr durch Schwefelsäure?
In dieser Unterrichtseinheit vertiefen und überprüfen die Lernenden ihr Fachwissen zu Säuren anhand eines Schiffsunglücks, bei dem 2011 der mit Schwefelsäure beladene Tanker "Waldhof" im Rhein kenterte. In den Rollen von Chemieexperten, Schiffsbauer/-innen und Umweltanalytiker/-innen erarbeiten sie Vor- und Nachteile möglicher Rettungsmaßnahmen theoretisch und experimentell. Ihr Ergebnis wird in Form eines Briefes an den Bürgermeister festgehalten.
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Die IUPAC-Nomenklatur
Viele Moleküle in der organischen Chemie sind sehr komplex und unübersichtlich. Aufgrund der Anzahl an immer mehr neuen Verbindungen und auch Verbindungsklassen ist eine systematische Benennung nicht mehr ausreichend, sodass die IUPAC-Regeln eingeführt wurden. Mithilfe der IUPAC-Regeln wird eine international gültige und verständliche chemische Nomenklatur aufgestellt. In dieser Unterrichtseinheit werden Ihren Schülerinnen und Schülern die Grundlagen zum Erfassen von Nomenklaturen nähergebracht.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Berechnung von pH-Werten saurer und basischer Lösungen des Alltags II
In unserem Alltag begegnen wir nicht nur Säuren und Basen, sondern auch Ampholyten. Wasser ist wohl das bekannteste Beispiel. Puffer können den pH-Wert eines wässrigen Systems in gewissen Grenzen konstant halten. Vor zu starker Demineralisation durch Säuren werden unsere Zähne von Hydrogencarbonat-Ionen im Speichel geschützt. Titrationen sind wichtige analytische Verfahren in chemischen Laboren, im Bereich der Umweltüberwachung sowie in der chemischen Industrie. Mit Säure-Base-Titrationen kann die Konzentration einer sauren oder basischen Lösung ermittelt werden.
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Die Entwicklung der sauerstoffhaltigen Erdatmosphäre
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler die Entstehung unserer sauerstoffhaltigen Atmosphäre weitgehend eigenständig. Sie nutzen hierbei digitale Werkzeuge zur Präsentation sowie Gestaltung von Fotostorys. Im Vordergrund steht die Erkenntnis, dass die Entstehung des Lebens die Evolution der Atmosphäre maßgeblich prägte. Lebewesen und Atmosphäre beeinflussten sich immerfort wechselseitig. In einem Additum beurteilen die Lernenden Folgen und Risiken des aktuellen Wandels der Atmosphäre für das Klima und die Ökosysteme.
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Chemische Versuche mit einer Wärmebildkamera
Durch die KMK wurden die Lehrpläne hinsichtlich des Einsatzes von digitalen Elementen im Unterricht angepasst. Ein Beispiel dafür ist Augmented Reality: Unsichtbares sichtbar machen. Wärme ist für das menschliche Auge unsichtbar. Die Wärmebildkamera macht die temperaturabhängige Wärmeabstrahlung eines Versuches eindrucksvoll sichtbar, und zwar in der Fläche und im zeitlichen Verlauf. In dieser Unterrichtseinheit werden verschiedene Versuche vorgestellt, in denen das Wärmebild exotherme und endotherme Vorgänge räumlich und zeitlich sichtbar machen kann.
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Der Rutherford'sche Streuversuch
Mit dieser Unterrichtseinheit zum Rutherford'schen Streuversuch wird ein klassischer Unterrichtsinhalt des Chemie- und Physikunterrichts der Sekundarstufe I praktisch durchgeführt. Während es bereits einige gute Animationen und auch Filme zu diesem Versuch gibt, fehlte bisher eine Möglichkeit, Schülerinnen und Schüler das Experiment selbstständig erfahrbar zu machen und ihnen so im Rahmen des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges ein Werkzeug an die Hand zu geben, eigene Überlegungen zur Erweiterung ihrer Atomvorstellung anzustellen.
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Experimente zur Fotosynthese
Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die Vorgänge der Fotosynthese mithilfe spannender Experimente. Neben der Bestimmung von Fotosyntheseraten unter verschiedenen Gegebenheiten chromatografieren sie Blattfarbstoffe aus Laubblättern. Weiterhin wiederholen Ihre Lernenden die Grundlagen des Mikroskopierens und prüfen ihr Wissen am Ende der Einheit selbstständig mithilfe interaktiver LearningApps-Übungen.
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Elektronegativität
Die Elektronegativität ist ein wichtiges Denkmodell für das Verständnis der Unterscheidung von polaren und unpolaren Elektronenpaarbindungen. Besonders für die Erklärung von Phänomenen in der Organischen Chemie ist das Verständnis der Elektronegativität unabdingbar. Begleiten Sie Ihre Schülerinnen und Schüler beim Entdecken der Elektronegativität und deren Einfluss auf die Bindungsart sowie die Eigenschaften von Stoffen. Der Beitrag lädt die Schülerinnen und Schüler ein, sich die Inhalte in einem kooperativen und digitalen Lernsetting zu erarbeiten. Ein individueller Lernerfolg wird durch diverse Differenzierungsmöglichkeiten angestrebt.
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Das chemische Gleichgewicht
In dieser Unterrichtseinheit lernen Ihre Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit kennen, chemische Reaktionen durch Variation der Reaktionsbedingungen zu steuern. Ziel dieser Einheit ist es, das theoretische Thema „chemisches Gleichgewicht“ experimentell zu veranschaulichen. Die Schülerinnen und Schüler erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mithilfe chemischer Kenntnisse und Untersuchungen, insbesondere durch chemische Experimente, beantwortet werden. Sie planen selbstständig geeignete Experimente zur Überprüfung ihrer Vermutungen und Hypothesen und beobachten, beschreiben, protokollieren und werten diese Experimente aus.
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Halogenalkane
Halogenalkane sind leider immer noch im Einsatz, obwohl die meisten von ihnen krebserregend und sehr umweltschädlich sind. Trotzdem wird die Verwendung in der Gesellschaft kaum thematisiert. Mit dieser Einheit sollen Ihre Schülerinnen und Schüler zum einen auf das Problem auf-merksam gemacht werden und zum anderen chemisches Fachwissen über einen typischen chemischen Herstellungsprozess erwerben. Durch den Einsatz von Filmmaterial, einfach gehaltenen Texten und der Substitutionsreaktion mit viel Hilfestellung kann die Einheit auch komplett als Aufgabe im Distanzunterricht eingesetzt werden.
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Kohlenstoffbindungen
In der Chemie gibt es ein Teilgebiet, welches sich hauptsächlich mit chemischen Verbindungen beschäftigt, die auf Kohlenstoff basieren: die organische Chemie. Aber was ist an Kohlenstoffbindungen so besonders, dass sich ein großer Teil Chemiker und Chemikerinnen allein mit ihnen beschäftigt? In dieser Unterrichtseinheit werden Ihre Schülerinnen und Schüler spielerisch in die faszinierende Welt der organischen Chemie eingeführt. Die Grundlagen, wie beispielsweise funktionelle Gruppen oder die Verbrennung organischer Moleküle, werden besprochen, sodass Begriffe, wie Alkane, Alkohole und organische Säuren keine Fragezeichen im Gesicht Ihrer Schülerinnen und Schüler hervorrufen.
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Das Geheimnis der geladenen Atome
Der Beitrag „Das Geheimnis der geladenen Atome“ verspricht viel Spannung beim Lösen von digitalen Rätseln rund um den Atombau, das Periodensystem der Elemente sowie Ionen. Auf dem Weg nach einer vorgegebenen Zeit den Ausgang zu finden, müssen Rätsel richtig und schnell gelöst werden. Die bereitgestellten LearningApps haben einen hohen Anforderungsgehalt und das bereitgestellte Differenzierungsmaterial stellt sicher, dass jeder Rätselnde das Ziel erreichen kann.
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Biokatalyse
Jede Zelle stellt eine größere Anzahl verschiedener Stoffe her als große chemische Fabriken. Die Geschwindigkeiten der meisten Reaktionen sind an den jeweiligen Bedarf angepasst. Ein wesentlicher Grund dafür ist die Konzentration reaktionsspezifischer Katalysatoren, der Enzyme. Ihre Wirkungsweise bei der Herabsetzung der Aktivierungsenergie, ihre Typen und der Einfluss des pH-Werts und der Temperatur sowie unterschiedlicher Hemmstoffe sind Gegenstand dieser Unterrichtseinheit. Dabei werden Grundlagen zum Thema Reaktionsgeschwindigkeit und Katalyse reaktiviert und um biogen relevante Aspekte erweitert. Methodisch halten sich Schülerexperimente und Materialien zur selbstständigen Erarbeitung von Inhalten die Waage.
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Phosphat
Ursache für Badeverbote an Seen und Stränden an heißen Sommertagen ist oft das großflächige Auftreten von Blaualgen. Das Algenwachstum wird durch die starke Sonneneinstrahlung begünstigt und vor allem durch die Nährstoffe Phosphat und Nitrat in hohen Konzentrationen. Phosphate und Nitrate sind grundsätzlich wichtige und notwendige Nährstoffe für Pflanzen und werden in der Landwirtschaft als mineralischer Dünger im großen Umfang eingesetzt. Mit dem Ausbau der chemischen Abwasserklärung soll die Phosphat-Belastung der Gewässer eingedämmt werden. Die natürlichen Ressourcen an Phosphat, die ohnehin in den nächsten Jahrzehnten zur Neige gehen, werden so geschützt.
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Erlenmeyerkolben, Reagenzglas & Co.
Voller Neugierde erwarten die Schülerinnen und Schüler die ersten Unterrichtsstunden im neuen Unterrichtsfach Chemie. Sie sind neugierig auf all die Utensilien, mögliche unerwartete Showeffekte bei Versuchen und die Atmosphäre des Chemiesaales. All dies kennen sie bisweilen lediglich vom „Tag der offenen Tür“ der weiterführenden Schule oder aus den Medien. Mit dieser Unterrichtssequenz sollen sie nun erstmals selbst mit Laborgeräten in Kontakt kommen und dabei deren Bezeichnung, Verwendung und Gebrauch kennenlernen. Durch diese Unterrichtseinheit soll die Grundlage für den Experimentalunterricht gelegt werden.
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Die Grundlagen der organischen Chemie auf dem Weihnachtsmarkt wiederholen
In dieser Unterrichtseinheit betrachten Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern den jährlichen Besuch auf dem Weihnachtsmarkt aus einer anderen Perspektive. Was haben Glühweinstand und Co. mit Chemie zu tun und woraus genau bestehen eigentlich Kerzen? In verschiedenen Stationen, die jeweils einen Stand auf dem Weihnachtsmarkt behandeln, wiederholen sie die grundlegenden Themen der organischen Chemie, wie beispielsweise den Vorgang der Destillation oder das Herstellen verschiedener Aromastoffe.
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Was steckt in meinem Smartphone?
Smartphones - fast jeder hat mindestens eins, manche schlummern ungenutzt in Schubladen. Doch welche Rohstoffe als Gemisch in ihnen stecken und dass man diese Rohstoffe rückgewinnen kann, wissen die wenigsten. Die Unterrichtsreihe beleuchtet die Struktur-Eigenschafts-Beziehung, welche die Grundlage sowohl der Ordnung in Stoffklassen als auch der Stofftrennung ist. Dies wird am Kontext Rohstoffe im Smartphone und Smartphonerecycling verdeutlicht und dabei wird vor allem auf Nachhaltigkeit eingegangen.
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Reaktionsgleichungen
Den Lernfortschritten in der Sekundarstufe I folgend, bietet diese Einheit variantenreiche Aufgaben zum Üben, die nach dem Erreichen bestimmter Milestones eingesetzt werden können. Die erste Stufe ist erreicht, wenn die Lernenden über grundlegende Vorstellungen zu Atomen und Molekülen verfügen. Bindungsmöglichkeiten werden in dieser Stufe postuliert, aber nicht erklärt. Nachdem das Schalenmodell behandelt ist und einige anorganische Stoffgruppen bekannt sind, können komplexere Gleichungen aufgestellt und eingerichtet werden. In der dritten Stufe können unter Berücksichtigung von Elektronegativitätswerten Redoxreaktionen der organischen Chemie adäquat bearbeitet werden.
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Stoffeigenschaften in Stationen untersuchen
Stoffe in unserer Umwelt werden in aller erster Linie von unseren Sinnen wahrgenommen. Schaffen Sie einen Einstieg zum Verständnis von Stoffeigenschaften, indem Sie die Lernenden Stoffe fühlen, sehen und riechen lassen. Im Vordergrund hierbei steht die Arbeit in Stationen. Üben Sie spielerisch in Form einer Rallye neben der Teamarbeit das genaue Lesen von Versuchsanleitungen, Hypothesenbildung und Durchführen grundlegender Versuche.
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Der Kohlensäure auf der Spur
Das Zischen aus einer Mineralwasserflasche, das Kribbeln im Mund – das ist Kohlensäure. Fakt ist aber: Kohlensäure existiert nur wenige Nanosekunden und ist somit keine Substanz, die man schmecken oder sehen könnte. Das Gas, das beim Öffnen einer Mineralwasserflasche aus dem Getränk entweicht, ist nicht Kohlensäure, sondern Kohlenstoffdioxid. Diese Erkenntnis gewinnen Ihre Schülerinnen und Schüler während dieser Unterrichtseinheit, die das Erfassen von naturwissenschaftlichen Fragestellungen und fachbezogenen Denkweisen und Untersuchungsmethoden fördert.
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Wasser
Wasser ist ein essenzieller Baustein in unserem Leben, denn ohne Wasser gibt es kein Leben auf der Erde. Doch was steckt eigentlich hinter dem Wassermolekül? In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler Wasser aus chemischer Perspektive schüler- und alltagsnah. Durch spannende Schülerversuche, unter anderem Low-Cost-Versuche, gewinnen die Lernenden eigenständig neue Erkenntnisse zum Thema Wasser.
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