AHS Unterstufe LEHRSTOFF 4.KLASSEN (2 Wochenstunden) am Gymnasium und Realgymnasium CHEMIE - DIE WELT DER STOFFE Beschreibung der Merkmale von Stoffen und deren Veränderungs- möglichkeiten bei chemischen Vorgängen. Durch den Hinweis auf die Vielfalt der Stoffe soll die Bedeutung der Chemie erkannt werden. Einige Stoffe (Naturprodukte, Industrieprodukte) aus dem Erfahrungsbereich des Schülers sollen für einfache chemische Versuche herangezogen werden. Unterschied zwischen physikalischen und chemischen Vorgängen. PRAXISBEZUG: Ernährung, Bekleidung, Kosmetik, Medizin, Werkstoffe. Bewältigung von Zukunftsproblemen. Vertiefende Wiederholung des Atombaus und der Bindungsarten. WASSER - CHEMISCH BETRACHTET Wasser als Reinstoff: wichtige physikalische Eigenschaften Wasser als Lösungsmittel Wiederholung aus der 3.Klasse: Leitfähigkeit von Salzlösungen. PRAXISBEZUG: Leitungswasser, Mineralwasser, Meerwasser; unterschiedliche Wasserqualitäten. Zusammensetzung des Wassers: Zerlegung, Summenformel; Elektronenformel Erklärung des Vorgangs nach Möglichkeit auch durch Verwendung von Molekülmodellen (Kugel- oder Kalottenmodelle). Unterschiedliche Eigenschaften der Elemente Sauerstoff und Wasser- stoff und der Verbindung Wasser. Reaktion von Wasserstoff mit Sauerstoff. Oxidation und Reduktion. Reaktionsgleichung. Regeln für das Aufstellen von Reaktionsgleichungen. Reaktionsenergie. Exotherme und endotherme Reaktionen je nach Reaktions- richtung. Sicherheitsaspekte (Knallgasprobe). PRAXISBEZUG: Wasserstoff als Energieträger. Raketentreibstoff, Knallgaszelle SÄUREN UND BASEN IM ALLTAG Nachweis von sauren und basischen Stoffen in wässrigen Lösungen mittels Indikatoren. Untersuchung von Stoffen aus dem Erfahrungsbereich des Schülers, z.B. Essig, Obstsaft, Milch, Getränke, Seifenlösung, Waschlaugen. Neutrale Lösungen Erweiterungsstoff: pH-Wert als Meßgröße PRAXISBEZUG: Saure und basische Niederschläge in der Umwelt, Badewasser, Aquarienwasser Kennzeichen von sauren Kösungen: Wasserstoff-Ionen Kennzeichen von basischen Lösungen: Hydroxid-Ionen Ionennachweise durch Leitfähigkeitsmessung Salzsäure, Schwefelsäure, Essigsäure Beschränkung auf typische Eigenschaften Gefahren beim Umgang mit Säuren PRAXISBEZUG: Schwefelsäure im Bleiakkumulator Saurer Regen, Düngemittelproduktion, Haushalt Magensaft QUERVERBINDUNG: Biologie und Umweltkunde Natronlauge, gelöschter Kalk, Ammoniak Beschränkung auf typische Eigenschaften Gefahr von Verätzungen PRAXISBEZUG: Abflußreiniger, Baumaterialien Hinweis auf Ammoniak in Reinigungsmitteln, Abwasserprobleme. QUERVERBINDUNG: Biologie und Umweltkunde Neutralisation Behandlung an wenigen ausgewählten einfachen Beispielen zwischen Wasserstoff- und Hydroxidionen zu Wasser. Kristallisation eines festen Salzes erst beim Eindampfen PRAXISBEZUG: Abwasser E: Benennung von Salzen Die Aufzählung von Salzgruppen soll die Vielfalt möglicher Salze zeigen. DER LEBENSRAUM LUFT Zusammensetzung der Luft Oxidation, Oxide als Verbrennungsprodukte Rasch und langsam verlaufende Oxidationen Verbrennung, Explosion, Rosten, Atmen QUERVERBINDUNG: Physik, Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde, Werkerziehung E: Reaktion von Oxiden mit Wasser Schadstoffe in der Luft durch Verbrennungsvorgänge Kohlendioxid - Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Stickoxide Schadstoffe, wie Stäube, Ozon, unverbrannte Kohlen- wasserstoffe; Besprechung, soweit diese Stoffe zum Verständnis von Umweltproblemen notwendig sind. Smogbildung. Hinweis auf Schadstoffemissionen auch durch Naturereignisse (z.B. durch Vulkane, Tiefseespalten) Beachtung regionaler Probleme. PRAXISBEZUG: Rauchgasvergiftung, Abgase von Kraft- fahrzeugen, kalorischen Kraftwerken, Müllverbrennungfs- anlagen, Abgasreinigung durch Filter und Katalysatoren, Saurer Regen, Nebel, Schnee, Tau Wechselwirkung zwischen Luftschadstoffen und Wettergeschehen. QUERVERBINDUNGEN: Physik, Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde,Geschichte u.Sozialkunde. CHEMIKALIEN IM TÄGLICHEN LEBEN - AUF DIE DOSIS KOMMT ES AN Die Dosis als Kriterium für die Schädlichkeit von Stoffen. Beurteilung von Stoffen aus dem Erfahrungsbereich desd Schülers. Deutung des Begriffes Gift. Bedeutung von MAK-Wert und MIK-Wert, ppm-Wert und ppb-Wert Gefahrensymbole und Aufbewahrungsrichtlinien für Haushalts- chemikalien PRAXISBEZUG:Beachten von Gebrauchsanweisungen, Haus- halt, Arbeitsplatz, Umweltschutz, Medikamente QUERVERBINDUNGEN: Biologie und Umweltkunde,Geographie und Wirtschaftskunde, NATURSTOFFE UND SYNTHESEPRODUKTE Die Elemente Natrium und Chlor Vergleich von Natrium mit Lithium (Alkalimetalle) Vergleich von Chlor mit Brom und Iod (Halogene) Es sollen vorwiegend folgende Eigenschaften behandelt werden: Metall und Nichtmetall, Reaktionsfähigkeit, Nachweise. Periodensystem der Elemente Vertiefende Wiederholung aus der 3. Klasse Erweiterung auf den Zusammenhang zwischen Eigenschaften und der Stellung eines Elementes im Periodensystem und der Anzahl der Außenelektronen Kochsalz als Naturstoff: Gewinnung, Verwendung. Nachweis der Bestandteile. E: Kochsalzelektrolyse Beschränkung auf wichtige Anwendungsbereiche für die bei der Elektrolyse einer Kochsalzlösung gebildeten Stoffe. Kochsalz als Syntheseprodukt: Die Möglichkeit der Kochsalz- Synthese aus den Elementen oder durch Neutralisation. Nachweis der Bestandteile des Syntheseproduktes. Atome und Moleküle verhalten sich anders als Ionen, die daraus gebildet werden. Naturprodukte mit identer Zusammensetzung wie Syntheseprodukte haben dieselben Eigenschaften: Kriterien für die Gewinnung und Verwendung von Natur- und Syntheseprodukten. PRAXISBEZUG: Erzeugung von Soda, Farbstoffen, Medikamenten, Fetten u.a. STOFFE IN DER ARBEITSWELT Wirtschaftlich wichtige Metalle: Aluminium und Eisen Eigenschaften, Gewinnung durch Reduktion, Verwendung. Wiederverwertung. Berücksichtigung regionaler Gegebenheiten PRAXISBEZUG: Berufsfeld Metallindustrie, Energieaufwand bei der Gewinnung von Aluminium bzw. Eisen Übersicht über Eigenschaften und Verwendung wirtschaftlich wichtiger Salze: Düngemittel und Baustoffe. Exemplarische Behandlung einer Düngemittelgruppe und eines Baustoffs. Berücksichtigung regionaler Gegebenheiten PRAXISBEZUG: Bauen und Wohnen, Berufsfelder: Bauwirtschaft, Landwirtschaft, chem. Industrie, Handwerk. Kohle, Erdöl, Erdgas Verwendung einiger wirtschaftlich wichtiger Erdölprodukte Grundzüge der Gewinnung und Verarbeitung (ohne technologische Einzelheiten) PRAXISBEZUG: Bedeutung als Energieträger und Rohstoff Berufsfeld: Bergbau und erölverarbeitende Industrie Bauprinzip organischer Verbindungen: Kohlenwasserstoffe - ketten und Ringe aus Kohlenstoffatomen - Struktur der Alkane und des Benzens. E: Vergleich dieser Strukturen mit jenen des Diamanten und des Graphits. PRAXISBEZUG: Verkehr, Heizung KUNSTSTOFFE - RIESENMOLEKÜLE Einfach- und Mehrfachbindung Polymerisation Prinzip der Bildung von Riesenmolekülen am Beispiel der Polymerisation (z.B. Polyethen) Beschränkung auf Anwendungsbeispiele aus dem Erfahrungsbreich des Schülers. PRAXISBEZUG: Vielfältige Verwendbarkeit von Kunststoffen Verpackungsindustrie, Müllprobleme QUERVERBINDUNG: Physik, Biologie und Umweltkunde ALKOHOL UND SÄUREN Alkoholische Gärung, Ethanol Beschränkung auf den Vergleich zwischen Alkohol und Base, z.B. durch elektrische Leitfähigkeit und Indikatoren. Alkoholmißbrauch Glycerin E: Andere Alkohole PRAXISBEZUG: Alkoholische Getränke, Alkotest, Frostschutz- mittel, Kosmetische Produkte, Medizin QUERVERBINDUINGEN: Biologie und Umweltkunde Strukturmerkmal von Carbonsäuren Essigsäure (Ethansäure) Essigsaure Gärung als Beispiel für einen biotechno- logischen Prozeß. Hinweis auf den Unterschied zur alkoholischen Gärung. PRAXISBEZUG: Haushaltsessig, Konservierungsmittel, Fotografie Höhere Fettsäuren Aufbau durch Verlängerung der Kohlenstoffkette E: Andere Karbonsäuren Esterbildung Beschränkung auf das Prinzip einer Kondensationsreaktion PRAXISBEZUG: Aromastoffe, Lösungsmittel LEBENSMITTEL - NÄHRSTOFFE Unterschied zwischen Lebensmittel und Nährstoff Tierische und pflanzliche Fette. Beschränkung auf Aufbau und Vergleich der Eigenschaften Gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und ihre Bedeutung für die Ernährung. Kohlenhydrate: Traubenzucker; Rohrzucker; Stärke Vergleich der Eigenschaften und Zusammensetzung. Nachweis. Bedeutung für die Ernährung. Proteine und ihr Aufbau aus Aminosäuren Vielfalt der Kombinationsmöglichkeiten von Aminosäuren zu Proteinen. Information über den Nährstoffgehalt wichtiger Nahrungsmittel PRAXISBEZUG: Untersuchung und Haltbarkeit von Lebens- mitteln, Konservierung, Lebensmittelgesetz, Konsumenten- schutz. Nährwert. Landwirtschaft, Nahrungsmittelindustrie, biologischer Anbau, Welternährungsproblem E: Nukleinsäuren E: Vitamine, Mineralstoffe QUERVERBINDUNGEN: Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde. STOFFE FÜR DIE REINIGUNG UND HYGIENE Verseifung Umkehrreaktion der Veresterung Seifen als Salze höherer Fettsäuren Wirkungsweise Hartes und weiches Wasser Kalkablagerungen, Wasserenthärtung, Wasserhärteskala Waschmittel, Fleckputzmittel Wenige charakteristische Beispiele. Beschränkung auf Wirkungsweise. Hinweis auf die Belastung der Gewässer. Entsorgungsprobleme. PRAXISBEZUG: Wäschereien, Putzereien, Werbung QUERVERBINDUNG: Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde. CHEMIE-SYNTHESE IN DER NATUR UND DER INDUSTRIE Holz: Rohstoff für Zellulose Prinzip der Zellulosegewinnung Hinweis auf Verwendung der Zellulose für Papier und Textilfasern. E: Fotosynthese Natürliche und synthetische Fasern Beschränkung auf die Unterschiede der Eigenschaften. Pflegesymbole. Bedeutung der Synthesefasern E: Natürlicher und synthetischer Kautschuk. PRAXISBEZUG: Landwirtschaftliche Faserproduktion Synthesefaserproduktion, Textilverarbeitende Industrie Umweltprobleme durch Papiererzeugung, Recycling QUERVERBINDUNGEN: Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde. SCHADSTOFFE IN WASSER UND BODEN UND IHRE VERMINDERUNG Einige Schadstoffe und ihre Wirkungsketten Auswahl aktueller Beispiele aus den Bereichen Schwermetalle, Dünge- und Waschmittel, Kohlenwasser- stoffe und ihre Abkömmlinge sowie Pestizide. Nach Möglichkeit Durchführung einfacher Nachweis- reaktionen für Schadstoffe. Möglichkeiten der Beseitigung von Schadstoffen mit chemischen Methoden. Konsequenzen für die Eigenverantwortung als Kosument und Verursacher. PRAXISBEZUG: Nahrungskette, Müll, Gewässerverschmutzung. Abwasseraufbereitung, Salzstreuung, Pflanzenschutz QUERVERBINDUNGEN: Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde. SPAREN VON ENERGIE UND ROHSTOFFEN Gewinnung von Energie und Rohstoffen aus Abfall . Abwärme Neuartige Rohstoffe, Werkstoffe und Technologien Grobe Abschätzung der Energiebilanz Energiebewußtes und rohstoffbewußtes Konsumverhalten PRAXISBEZUG: Sortierte Müllsammlung. Problematik der Einwegverpackungen. Öffentliche Verkehrsmittel und Individualverkehr Energiesparende Arbeitstechniken Wärmedämmung. Heizungs- und Feuerungstechniken Berücksichtigung neuerer Entwicklungen. QUERVERBINDUNGEN: Physik, Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde, Geschichte und Sozialkunde.