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