Was ist Chemie? - Willkommen in der faszinierenden Welt der Stoffe (WORD)

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Was ist Chemie? – Willkommen in der faszinierenden Welt der Stoffe

Ein Beitrag von Tonia Puschmann, Berlin Mit Illustrationen von Doris Köhl, Leimen

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oller Neugier betreten die Schüler den neuen Fachraum. Kritisch wird das Peri- odensystem begutachtet und vielleicht auch die Nase gerümpft, weil die Neunt- klässler in der vorangegangenen Stunde mit Schwefel experimentiert haben. Die Span- nung der ersten Chemiestunde – wie gelingt es, sie möglichst lange aufrechtzuerhalten?

Gestalten Sie den Einstieg in das neue Schul- fach Chemie schülerorientiert und alltags- bezogen. In dieser Einheit bekommen die Schüler Lust, naturwissenschaftliche Fragen an ihre Umwelt zu stellen und diese zu un- tersuchen. Durch Einblicke in die Geschichte der Chemie und das Denken auf stofflicher Ebene erkennen sie die Bedeutung des wis- senschaftlichen Fortschritts und setzen sich kritisch mit den Folgen auseinander.

Das Wichtigste auf einen Blick

Klassen: 7–9

Dauer: 4 Stunden (Minimalplan: 2) Kompetenzen: Die Schüler …

•฀ ฀erkennen฀ die฀ Bedeutung฀ der฀ Wissen- schaft Chemie.

•฀ ฀betrachten฀ das฀ Alltagsgeschehen฀ auf฀

stofflicher Ebene.

•฀ ฀lernen฀ die฀ Geschichte฀ der฀ Chemie฀ ken- nen und setzen sich kritisch mit den Fol- gen des Fortschritts auseinander.

Versuch:

•฀ ฀Gummi,฀ Glas,฀ Holz฀ –฀ bringt฀ Ordnung฀ in฀

das Chaos!

Methoden:

•฀ ฀Mindmapping

•฀ Gruppenpuzzle Übungsmaterial:

•฀ ฀Erfolge฀der฀Wissenschaft฀Chemie฀–฀Quar- tett

•฀ Naturwissenschaft฀–฀kreuz฀und฀quer

Hier฀wird฀gerätselt฀und฀diskutiert.฀Aha!฀Das฀alles฀ist฀

also Chemie!?

Foto: Thinkstock/iStock

Mit einem Quar tett!

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Was Sie zum Thema wissen müssen

Was ist Naturwissenschaft?

Unter฀ naturwissenschaftlichem฀Arbeiten฀ versteht฀ man฀ das฀ Beobachten,฀ Erforschen฀ und฀ Er- klären von Lebewesen und Naturphänomenen. Durch Messungen, Versuchsreihen und Ex- perimente werden Daten erhoben und ausgewertet, Hypothesen aufgestellt und überprüft mit฀dem฀Ziel,฀allgemeine฀Aussagen฀treffen฀zu฀können฀und฀daraus฀Erkenntnisse zu gewinnen.

Wenn฀es฀keine฀Belege฀für฀das฀Gegenteil฀einer฀Hypothese฀gibt,฀gilt฀sie฀als฀wahr.฀Einen฀endgülti- gen฀Beweis฀gibt฀es฀in฀der฀Naturwissenschaft฀jedoch฀nicht.฀Ihre฀Aufgabe฀ist฀es,฀für฀ein฀besseres฀

Verständnis der Natur zu sorgen und diese für uns nutzbar zu machen. So werden Grundlagen für฀Technik,฀ Medizin฀ und฀ Umweltschutz฀ gelegt.฀Auch฀ die฀kritische Auseinandersetzung mit ethischen฀Themen,฀ wie฀ zum฀ Beispiel฀ der฀ Gentechnik,฀ der฀Atomenergie,฀ der฀ Embryonenfor- schung und der Durchführung von Tierversuchen, gehört zu den Naturwissenschaften.

Fachgebiete

Die Astronomie฀untersucht฀den฀Aufbau฀und฀die฀Entwicklung฀des฀Universums.฀In฀der฀Biologie geht฀es฀um฀lebende฀Organismen฀und฀ihre฀Lebensbedingungen.฀Dabei฀gibt฀es฀die฀Teilbereiche฀

Ökologie฀(Tier-฀und฀Planzenreich),฀Physiologie฀(Aufbau฀und฀Funktion฀lebender฀Organismen),฀

Zell- und Molekularbiologie (Stoffwechsel) und Evolutionsbiologie (Entwicklung des Lebens).

Zu den Umweltwissenschaften gehört unter anderem die Geologie, die sich mit der Entsteh- ung und Entwicklung der heutigen Gestalt der Erde beschäftigt. In der Physik geht es um grundlegende Vorgänge von Materie und Energie im Zusammenhang von Raum und Zeit.

Weitere฀Themenbereiche฀ der฀ Physik฀ sind฀ die฀ Dynamik฀ von฀ starren฀ Körpern฀ und฀ Flüssigkei- ten,฀Wärme฀ und฀ elektromagnetische฀ Phänomene,฀ die฀ meist฀ mithilfe฀ der฀ Eigenschaften฀ von฀

Atomen฀erklärt฀werden.฀Die฀Chemie฀befasst฀sich฀mit฀dem฀Aufbau,฀den฀Eigenschaften฀und฀der฀

Umwandlung von Stoffen. Dabei geht sie von den Elementen und ihren Verbindungen aus.

Man unterscheidet die Teilbereiche organische und anorganische Chemie, wobei sich die or- ganische Chemie hauptsächlich mit Kohlenstoffverbindungen befasst und die anorganische Chemie die unbelebten Stoffe, wie zum Beispiel Metalle und Salze, untersucht. Viele Vorgänge in der Natur sind jedoch so komplex, dass sie nur aus verschiedenen Blickwinkeln, also Fach- richtungen,฀betrachtet฀zu฀begreifen฀sind.฀Aus฀dieser฀Notwendigkeit฀heraus฀haben฀sich฀bereits฀

neue, fächerübergreifende Gebiete, wie zum Beispiel die Biochemie oder Biophysik, gebildet.

Vorschläge für Ihre Unterrichtsgestaltung

Voraussetzungen der Lerngruppe

Da es sich um den Einstieg in ein neues Unterrichtsfach handelt, müssen die Schüler nur eine Portion Neugier und gute Ideen mitbringen. Vielleicht haben sie Vorkenntnisse aus dem naturwissenschaftlichen Unterricht in den Klassen 5–7? Dann bietet die Einstiegsfolie eine Gelegenheit,฀ an฀ schon฀ Bekanntes฀ anzuknüpfen฀ und฀ das฀Vorwissen฀ zu฀ erfragen.฀Auch฀ ist฀ es฀

interessant zu betrachten, welche Erwartungen die Lernenden an ein neues Fach haben.

Für diese Unterrichtseinheit sollten die Schüler das Mindmapping, die Rollenverteilung bei der฀Arbeit฀ in฀Vierer-Gruppen฀ und฀ die฀ Methode฀„Gruppenpuzzle“ kennen. Ist dies nicht der Fall, bietet sich hier die Möglichkeit, die entsprechende Methode oder Technik einzuführen.

Aufbau der Unterrichtseinheit

Den Einstieg in das Thema bildet die Farbfolie M 1, die als stummer Impuls präsentiert wird.

Anhand฀der฀Bilder฀und฀der฀getrennten฀Schreibweise฀des฀Begriffs฀„Natur – wissen – schaft“

wird฀ herausgearbeitet,฀ was฀ zur฀ Natur฀ gehört฀ und฀ wie฀Wissen฀ geschaffen฀ werden฀ kann.฀ Zur฀

schriftlichen Fixierung wird die unvollständige Mindmap vom Arbeitsblatt M 2 in Einzel-

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Zu Beginn der zweiten Stunde฀ wird฀ kurz฀ wiederholt,฀ was฀ naturwissenschaftliches฀Arbeiten฀

bedeutet und womit sich speziell die Chemie beschäftigt. In Vierer-Gruppen führen die Schüler den Schülerversuch M 4 durch. Einen kurzen Überblick über die Rolle der Chemie im Alltag verschafft das Arbeitsblatt M 5.

In der dritten Stunde erhalten die Schüler anhand eines Gruppenpuzzles (M 6) einen Einblick in die Geschichte der Chemie.

In der vierten Stunde wird die Mindmap vom Beginn mit den neuen Informationen und Er- gebnissen฀ergänzt.฀Abschließend฀spielen฀die฀Schüler฀in฀Gruppen฀von฀drei฀bis฀vier฀Spielern฀

das Quartett M 7, das interessante Erfolge der Wissenschaft Chemie aufzeigt.

Angebote zur Differenzierung

Bei der Verwendung der Arbeitsblätter sowie der Durchführung des Schülerversuchs können Sie, je nach Lerngruppe, eine geeignete Sozialform auswählen: Einzel-, Partner- oder Grup- penarbeit. Vielleicht bietet sich hier die Chance, etwas auszuprobieren. Ein Zurückgreifen auf eine geübte Sozialform ist jederzeit möglich. Die Mindmap M 2 können Sie in Teilen vorgeben oder Sie lassen die Schüler ganz frei an die Erstellung herangehen, wenn diese Technik ver- traut ist.

Auf฀die฀unterschiedlichen฀Lerntempi können Sie reagieren, indem Sie die schnelleren Schüler mehr฀Aufgaben฀übernehmen฀lassen฀(M฀3:฀weitere฀Fragen,฀M฀5:฀Recherche).฀Es฀besteht฀immer฀

die฀Möglichkeit,฀die฀Aufgaben฀entweder฀im฀Unterricht฀oder฀zu฀Hause฀bearbeiten฀zu฀lassen.

Ideen für die weitere Arbeit

An฀den฀Einstieg฀in฀das฀neue฀Fach฀Chemie฀schließt฀das฀Thema฀„Stoffeigenschaften“฀an.฀Hier- bei kann man auf dem Schülerversuch M 4 aufbauen, bei dem die Schüler bereits verschie- dene Gegenstände, unter anderem nach Eigenschaften, sortiert haben. Es bleibt weiterhin wichtig, auf stofflicher Ebene zu denken und dies mit der Untersuchung möglichst vieler ver- schiedener Stoffe zu üben.

Diese Kompetenzen trainieren Ihre Schüler

Die Schüler ...

•฀ erhalten฀Einblicke฀in฀naturwissenschaftliche฀Denk-฀und฀Arbeitsweisen.

•฀ üben฀sich฀in฀der฀Verwendung฀der฀korrekten฀Fachsprache.฀

•฀ stellen฀Fragen฀an฀ihre฀Umwelt.

•฀ erkennen฀chemische฀Sachverhalte฀in฀verschiedenen฀Kontexten฀ihrer฀Alltagswelt.

•฀ erkennen฀die฀Bedeutung฀und฀die฀Verantwortung฀der฀Wissenschaft฀Chemie.

•฀ ฀lernen฀die฀Geschichte฀der฀Chemie฀kennen฀und฀setzen฀sich฀kritisch฀mit฀den฀Folgen฀des฀Fort- schritts auseinander.

Hinweise für fächerübergreifendes Arbeiten

Gerade beim Einstieg in die Naturwissenschaften ist es sinnvoll, sich mit den Fachkollegen für฀Biologie฀und฀Physik฀abzustimmen.฀Wer฀führt฀in฀die฀allgemeine฀naturwissenschaftliche฀Ar- beitsweise฀ein?฀Wie฀weit฀gehen฀die฀Kollegen฀zu฀Beginn฀in฀die฀Tiefe?฀Welche฀Begriffe฀werden฀

eingeführt und wie kann man Verknüpfungen schaffen? Es erleichtert das Verständnis der Schüler, wenn hier Überschneidungen, aber keine Widersprüche auftauchen.

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Die Einheit im Überblick

· V฀=฀Vorbereitung฀ FO฀=฀Folie฀ AB฀=฀Arbeitsblatt

· D = Durchführung SV = Schülerversuch LEK = Lernerfolgskontrolle = Zusatzmaterial auf CD

Minimalplan

Ihnen steht wenig Zeit zur Verfügung? Sie können die Unterrichtseinheit auf zwei Stunden kürzen: Verzichten Sie auf die Erarbeitung der Mindmap M 2 und fassen Sie deren Inhalte mündlich zusammen. Lassen Sie den Schülerversuch M 4 weg und geben Sie das Arbeits- blatt M 5 als฀Hausaufgabe฀auf.฀Die฀Geschichte der Chemie M 6 können Sie abschnittsweise an Kleingruppen verteilen und zusammenfassen lassen. Die Gruppen stellen ihr Thema an- schließend฀mit฀den฀bearbeiteten฀Aufgaben฀vor.฀Die฀Aufgaben฀zur฀Recherche฀können฀Sie฀als฀

Stunde 1: Was gehört zur Naturwissenschaft?

M 1 (FO) „NATUR – WISSEN – SCHAFT“ – was gehört dazu?

M 2 (AB) „NATUR – WISSEN – SCHAFT“ – wir erstellen eine Mindmap M 3 (AB) Chemie, Biologie, Physik – alles klar?

Stunden 2: Chemie ist überall M 4 (SV)

· V: 5 min

· D:฀15฀min

Gummi, Glas, Holz – bringt Ordnung in das Chaos!

1฀Kiste฀pro฀Vierer-Gruppe฀mit 1฀Gummistopfen

1฀Glasstopfen 1฀Murmel 1฀Stein 1฀kleiner฀Ast

1฀Wäscheklammer฀aus฀Holz 1฀Kupferblech

1฀Münze฀(oder฀ein฀anderer฀Gegen- stand aus Metall)

1฀Knetekugel 1฀Gummiball 1฀Styroporwürfel 1฀Gummiband

(AB) Rollenkarten für die Arbeit in Vierer-Gruppen

M 5 (AB) Vom Weltall bis zu Kunststoffen –Chemie ist überall

Stunde 3: Gruppenpuzzle „Geschichte der Chemie“

M 6 (AB) Wie alles begann – die Geschichte der Chemie

Stunde 4: Erfolge der Chemie

M 7 (AB) Erfolge der Wissenschaft Chemie – ein Quartett

(AB) Erfolge der Wissenschaft Chemie – Spielregeln zum Quartett (LEK)

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Naturwissenschaft – kreuz und quer

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M 1 „NATUR – WISSEN – SCHAFT“ – was gehört dazu?

Fotos:฀1,฀6:฀Thinkstock/Purestock;฀2,฀3,฀7,฀8,฀11:฀Thinkstock/iStock;฀4:฀Thinkstock/Wavebreak฀Media;฀5:฀Thinkstock/BananaStock;฀9:฀Colourbox;฀10:฀Thinkstock/Pixland฀

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11 RAAbits Realschule Chemie Juni 2015 7 von 22Grundlagen – Wissen und Arbeiten6. Was ist Chemie? (Kl. 7–9)I

M 2

„NATUR – WISSEN – SCHAFT“ – wir erstellen eine Mindmap

Was fällt dir alles zum Thema „Naturwissenschaft“ ein? In einer Mindmap kannst du deine Ideen übersichtlich ordnen. Versuche, möglichst viele freie Äste zu ergänzen, und vergleiche deine Ergebnisse mit denen deines Nachbarn.

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11 von 22 Grundlagen฀–฀Wissen฀und฀Arbeiten 6.฀Was฀ist฀Chemie?฀(Kl.฀7–9)

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M 4 Gummi, Glas, Holz – bringt Ordnung in das Chaos!

Jetzt liegt es an euch, einmal wissenschaftlich vorzugehen. Viele, ganz unterschiedliche Gegenstände warten darauf, von euch begutachtet und geordnet zu werden. Wie geht ihr dabei vor?

Schülerversuch in Vierer-Gruppen · Vorbereitung: 5 min ·฀Durchführung:฀15฀min

Aufgabe

Führt den folgenden Versuch durch.

Führt den folgenden Versuch durch.

So führt ihr den Versuch durch

1.฀฀ Stellt฀die฀folgenden฀Materialien฀bereit.

Kiste mit verschiedenen Gegenständen Schreibsachen

2.฀฀ ฀Verteilt฀in฀eurer฀Gruppe฀die฀Aufgabe฀des฀Schreibers,฀des฀Sprechers,฀des฀Zeitwächters฀

und des Regelbewachers.

3.฀฀ Betrachtet฀und฀befühlt฀die฀Gegenstände฀sorgfältig.

4. Sortiert die Gegenstände.

Beobachten und Auswerten

1.฀฀ ฀Beschreibt฀ die฀ Gegenstände฀ möglichst฀ genau.฀ Überlegt฀ euch฀ zum฀ Beispiel,฀ wie฀ sich฀ die฀

Oberl฀äche฀anfühlt,฀welche฀Farbe฀der฀Gegenstand฀hat,฀wie฀er฀riecht฀etc.฀Ihr฀könnt฀eine฀Ta- belle in dieser Form anlegen:

Gegenstand Beschreibung

2. Beschreibt, wie ihr die Gegenstände sortiert habt.

3.฀฀ ฀Findet฀ mindestens฀ noch฀ eine฀ andere฀ Möglichkeit,฀ die฀ Gegenstände฀ zu฀ ordnen,฀ und฀ be- schreibt auch diese.

Verschiedene฀Gegenstände฀wie฀ein฀Chemiker฀zu฀ordnen฀heißt,฀

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M 5 Vom Weltall bis zu Kunststoffen – Chemie ist überall

Diese kleine Auswahl von Beispielen zeigt euch, wo überall Stoffe im Spiel sind.

Aufgaben

1.฀฀ Lies฀dir฀die฀Info-Texte฀durch฀und฀unterstreiche฀jeweils,฀um฀welche฀Stoffe฀es฀geht.

2. Versuche, auf chemischer Ebene zu denken. Mit welchen Stoffen hattest du seit heute Morgen zu tun?

Chemie war schon immer da!

Seit der Entstehung des Uni- versums gibt es Materie – also Stoffe฀–฀im฀Weltall.฀Zu฀Beginn฀

waren฀ das฀ vor฀ allem฀Wasser- stoff฀ und฀ Helium,฀ aus฀ denen฀

nach und nach alle weiteren Stoffe gebildet wurden.

Zu฀ den฀ wichtigsten฀ Auf- gaben der Chemie gehört die Entwicklung neuer Medikamente, wie Impf- stoffe, Schmerzmittel und Antibiotika,฀ sowie฀ die฀

Suche฀ nach฀ Wirkstoffen฀

gegen Krankheiten, wie Krebs,฀HIV฀und฀Ebola.

Im Körper jedes Lebewesens฀ i฀nden฀ un- zählige chemische Vorgänge statt, die unter anderem฀ das฀Wachstum,฀ die฀ Atmung฀ und฀

den Stoffwechsel möglich machen. Bei der Fotosynthese zum Beispiel wandeln Pfl an- zen in ihren Blättern Kohlenstoffdioxid aus der Luft mithilfe des Sonnenlichts in Sauer- stoff฀um.฀Ohne฀diesen฀Sauerstoff฀wäre฀auf฀

der Erde kein Leben möglich.

Wasser฀ist฀zum฀Waschen฀da.

Auch฀zum฀Zähneputzen kann man es benutzen!

Doch was wäre das alles ohne die ent- sprechenden Reinigungsprodukte: Seife, Zahnpasta,฀Shampoo,฀Waschgel฀…฀

Auch฀ Putz-฀ und฀ Waschmittel฀

sind Entwicklungen der chemischen Industrie.

Kunststoffe฀ sind฀ aus฀ unserem฀ heutigen฀ Alltag฀ gar฀ nicht฀

mehr฀ wegzudenken.฀ Auch฀ wenn฀ man฀ sich฀ Gedanken฀ ma- chen muss, wie man sie entsorgt. Plastikmüll verrottet näm- lich฀sehr฀langsam.฀Kannst฀du฀dir฀jedoch฀ein฀Handy฀aus฀Glas,฀

ein฀Fahrrad฀aus฀Holz฀oder฀eine฀Einkaufstüte฀aus฀Metall฀vor- stellen?฀ Und฀ wie฀ sähe฀ die฀Welt฀ ohne฀Farbstoffe aus? Syn- thetische Fasern, wie zum Beispiel Polyester, sind längst Be- standteil฀ vieler฀Textilien.฀ Hochentwickelte฀ Mikrofasern,฀ die฀ ^k/iStoc

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Auch฀ Putz-฀ und฀ Waschmittel฀

sind Entwicklungen der chemischen Industrie.

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11 RAAbits Realschule Chemie Juni 2015 19 von 22Grundlagen – Wissen und Arbeiten6. Was ist Chemie? (Kl. 7–9)I

M 7Fotos:฀A1,฀B1–B4:฀Colourbox;฀A2,฀A3:฀Fotolia;฀A4:฀Thinkstock/Stockbyte

Erfolge der Wissenschaft Chemie – ein Quartett

A1 MEDIKAMENTE A2 MEDIKAMENTE A3 MEDIKAMENTE A4 MEDIKAMENTE

Aspirin

–฀ Wirkstoff฀=฀Acetylsalicylsäure –฀ unentbehrliches฀Arzneimittel –฀ ฀wirkt฀schmerzstillend,฀ieber- senkend und entzündungs- hemmend

Penicillin

–฀ eines฀der฀ältesten฀Antibiotika – tötet Bakterien ab

– wird aus einem Pilz gewonnen – hat sehr viele Menschenleben

gerettet

Grippeimpfung – schützt nicht vor Erkältungen,

sondern nur vor der echten

„Influenza“ (Grippe)

– der Impfstoff muss jedes Jahr neu angepasst werden

Antibabypille –฀ ฀häuigstes฀Mittel฀zur฀Verhü-

tung einer Schwangerschaft –฀ ฀enthält฀die฀weiblichen฀Hormone฀

Östrogen und Gestagen

B1 KUNSTSTOFFE B2 KUNSTSTOFFE B3 KUNSTSTOFFE B4 KUNSTSTOFFE

PET – genaue Bezeichnung:

Polyethylenterephthalat – Verwendung: (hauptsächlich)

Flaschen, Folien und Textilien – recycelbar

– jährliche Produktion:

40฀Millionen฀

Tonnen weltweit

Plexiglas – ist im Vergleich zu „echtem“

Glas weniger zerbrechlich – wird aus Erdöl hergestellt –฀ ฀Verwendung:฀Auto-,฀Flugzeug-฀

und Schiffbau

Gummi

– wird aus dem tropischen Kaut- schukbaum gewonnen – die Milch (Latex) trocknet ein

und verhärtet zu einer elastischen Masse – wird heute meist

synthetisch hergestellt

Styropor

– Fachbegriff: Polystyrol – aufgeschäumter, sehr leichter

Kunststoff

– Verwendung: Verpackungen –฀ ฀Jahresumsatz฀2007:

15฀Millionen฀Tonnen

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