Jah­res­pla­nung Leis­tungs­fach (Bei­spiel)

Fach­spe­zi­fi­sche Rah­men­be­din­gun­gen

Ziel­set­zung des Leis­tungs­fa­ches

Im Leis­tungs­fach wird mit an­spruchs­vol­le­ren ex­pe­ri­men­tel­len Zu­gän­gen, einem hö­he­ren Abs­trak­ti­ons­ni­veau der ver­wen­de­ten Mo­del­le und ver­stärk­ter Ma­the­ma­ti­sie­rung ein ver­tief­tes und er­wei­ter­tes Ver­ständ­nis che­mi­scher Zu­sam­men­hän­ge er­reicht. Der zu­neh­men­de Ein­satz von Me­tho­den des ei­gen­stän­di­gen Wis­sens­er­werbs und wis­sen­schafts­pro­pä­deu­ti­sches Vor­ge­hen be­rei­tet die Ler­nen­den in be­son­de­rer Weise auf ein na­tur­wis­sen­schaft­li­ches Stu­di­um vor.

Kon­zept der Jah­res­pla­nung

Das in der Mit­tel­stu­fe nur qua­li­ta­tiv ein­ge­führ­te En­er­gie-Kon­zept bei che­mi­schen Re­ak­tio­nen wird in der ers­ten Ein­heit „Che­mi­sche En­er­ge­tik“ ver­tieft und er­wei­tert. Durch die hier ge­wähl­te Rei­hen­fol­ge als Ein­stiegs­the­ma er­ge­ben sich Mög­lich­kei­ten zur Wie­der­ho­lung von Grund­be­grif­fen der Che­mie an ein­fa­chen che­mi­schen Re­ak­tio­nen im Kon­text der En­er­ge­tik (Ein­rich­ten von Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen, Re­dox­re­ak­tio­nen: Ver­bren­nungs­ent­hal­pie; Säure-Base-Re­ak­tio­nen: Neu­tra­li­sa­ti­ons­ent­hal­pie). Das Ver­ständ­nis von Ex­pe­ri­men­ten als Teil na­tur­wis­sen­schaft­li­cher Er­kennt­nis­ge­win­nung wird durch De­mons­tra­ti­ons­ex­pe­ri­men­te und Prak­ti­ka aus­ge­baut (kom­ple­xe­re Ex­pe­ri­men­te zur Ka­lo­ri­me­trie, re­flek­tier­te Op­ti­mie­rung von Ver­suchs­an­ord­nun­gen, ge­nau­es ex­pe­ri­men­tel­les Ar­bei­ten, Mes­sen). Quan­ti­ta­ti­ves Ar­bei­ten unter Ver­wen­dung be­reits ein­ge­führ­ter Grö­ßen kommt ver­stärkt zum Tra­gen. (Ver­wen­dung von Grund­grö­ßen zum stö­chio­me­tri­schen Rech­nen: Masse, Vo­lu­men, Stoff­men­ge, Dich­te, mo­la­res Vo­lu­men, Mo­la­re Masse, An­tei­le und Kon­zen­tra­tio­nen). Auf diese Weise knüpft der Che­mie­un­ter­richt an die be­reits in Klas­se 8 – 10 er­wor­be­nen Kom­pe­ten­zen an. An­de­rer­seits wer­den ty­pi­sche Merk­ma­le des Kurs­stu­fen­un­ter­richts wie an­spruchs­vol­le­re ex­pe­ri­men­tel­le Zu­gän­ge, ver­stärkt quan­ti­ta­ti­ves Ar­bei­ten, ei­gen­stän­di­ge Ver­suchs­pla­nun­gen oder ein zu­neh­mend hö­he­rer Abs­trak­ti­ons­grad der ver­wen­de­ten Mo­del­le von Be­ginn an deut­lich sicht­bar.

Im Ka­pi­tel „Na­tur­stof­fe“ wer­den die Kennt­nis­se aus Klas­se 10 im Be­reich or­ga­ni­sche Che­mie (Stoff­klas­sen, Wech­sel­wir­kun­gen, Struk­tur-Ei­gen­schafts­be­zie­hun­gen) wie­der auf­ge­grif­fen und durch Be­trach­tun­gen neuer Stoff­klas­sen (Koh­len­hy­dra­te, Fette und Pro­te­ine) wei­ter aus­ge­baut. Ein zen­tra­les, neues Kon­zept dabei stellt die für Na­tur­stof­fe so be­deut­sa­me Ste­reoi­so­me­rie dar. Mit Hilfe me­cha­nis­ti­scher Be­trach­tun­gen er­folgt zudem ein tie­fe­rer Ein­blick in die Bil­dung von Struk­tu­ren (Hal­bace­tal­bil­dung, nu­cleo­phi­le Ad­di­ti­on). Mit der ko­or­di­na­ti­ven Bin­dung wer­den am Bei­spiel der Kup­fer- bzw. Sil­ber-Kom­ple­xe im Kon­text der Nach­weis­re­ak­tio­nen Fehling-Test, Be­ne­dict-Test und Tol­lens-Probe die Vor­stel­lun­gen zur che­mi­schen Bin­dung aus der Mit­tel­stu­fe er­wei­tert.

In der Un­ter­richts­ein­heit „Che­mi­sche Gleich­ge­wich­te“ wird ein neues Kon­zept zum Ver­ständ­nis che­mi­scher Re­ak­tio­nen ein­ge­führt, das in den dar­auf­fol­gen­den Ka­pi­teln wie­der zur Fes­ti­gung und Ver­tie­fung an­ge­wandt wer­den kann (z.B. bei den Säure-Base-Gleich­ge­wich­ten oder in der Elek­tro­che­mie). Re­ak­ti­ons­ki­ne­ti­sche As­pek­te sind in­klu­diert. Mit der säu­re­ka­ta­ly­sier­ten Ve­r­es­te­rung rü­cken dar­über hin­aus auch in die­ser Ein­heit me­cha­nis­ti­sche Be­trach­tun­gen che­mi­scher Re­ak­tio­nen in den Fokus.

Am Bei­spiel der aro­ma­ti­schen Ver­bin­dun­gen wird die Gren­ze bis­he­ri­ger Bin­dungs­mo­del­le the­ma­ti­siert und durch eine trag­fä­hi­ge­re Vor­stel­lung (de­lo­ka­li­sier­te Elek­tro­nen) er­wei­tert. Me­cha­nis­ti­sche Be­trach­tun­gen der ty­pi­schen Re­ak­tio­nen von Aro­ma­ten (elek­tro­phi­le Sub­sti­tu­ti­on) und Al­ke­nen (elek­tro­phi­le Ad­di­ti­on) sind in die­ses Ka­pi­tel eben­falls auf­ge­nom­men.

Bei den Kunst­stof­fen wer­den Struk­tur-Ei­gen­schafts­be­zie­hun­gen zur Er­klä­rung ge­nutzt und me­cha­nis­ti­sche Be­trach­tun­gen zu deren Syn­the­se (ra­di­ka­li­sche Po­ly­me­ri­sa­ti­on, Po­ly­ad­di­ti­on) an­ge­stellt. Zudem be­sitzt die­ses Thema, genau wie das fol­gen­de Thema Elek­tro­che­mie, einen hohen All­tags- und Zu­kunfts­be­zug im Sinne der Bil­dung für nach­hal­ti­ge Ent­wick­lung.

Das Ka­pi­tel Elek­tro­che­mie knüpft an das Vor­wis­sen über Re­dox­re­ak­tio­nen aus der Mit­tel­stu­fe an und führt die Grund­prin­zi­pi­en des Do­na­tor-Ak­zep­tor-Prin­zips aus Säure-Base-Re­ak­tio­nen und Re­dox­re­ak­tio­nen zu­sam­men. Bei der Be­trach­tung der elek­tro­che­mi­schen Dop­pel­schicht und der Ab­hän­gig­keit der Zell­span­nung von den Ionen-Kon­zen­tra­tio­nen wer­den grund­le­gen­de As­pek­te der Be­trach­tung che­mi­scher Gleich­ge­wich­te an­ge­wandt. Beim Ver­gleich von gal­va­ni­schen Zel­len und Elek­tro­ly­se­zel­len kom­men Grund­la­gen der che­mi­schen En­er­ge­tik zum Tra­gen.

The­men­be­rei­che mit Stun­den­ver­tei­lung

Ex­em­pla­ri­sche Un­ter­richts­se­quen­zen The­men­be­reich „Che­mi­sche En­er­ge­tik“

Di­dak­ti­sche Über­le­gun­gen

Die SuS nut­zen en­er­ge­ti­sche Be­trach­tun­gen, um das Zu­stan­de­kom­men, den Ver­lauf und den en­er­ge­ti­schen Nut­zen che­mi­scher Re­ak­tio­nen zu er­klä­ren. Dazu er­mit­teln sie En­er­gie­um­sät­ze che­mi­scher Re­ak­tio­nen ex­pe­ri­men­tell und über­prü­fen ihre Er­geb­nis­se an­hand der Be­rech­nung von Re­ak­ti­ons­ent­hal­pi­en. Auf diese Weise wer­den die Be­grif­fe exo­therm und en­do­therm quan­ti­ta­tiv ge­fasst und die Vor­stel­lun­gen aus dem Che­mie­un­ter­richt der Mit­tel­stu­fe somit auf eine neue Ebene er­wei­tert. Sie ler­nen die freie Re­ak­ti­ons­ent­hal­pie als Maß für den spon­ta­nen Ver­lauf einer che­mi­schen Re­ak­ti­on ken­nen. An­hand von Bei­spie­len er­fas­sen sie die Gren­zen der en­er­ge­ti­schen Be­trach­tungs­wei­se.

Ta­bel­la­ri­sche Dar­stel­lung der Un­ter­richts­se­quenz

Fort­set­zung des Jah­res­plans im PDF-Down­load