1 Klasse 8
Eingeführtes Lehrbuch: Chemie heute SI (Schroedel Verlag) Inhaltsfeld 4: Metalle und Metallgewinnung
Verwendeter Kontext/Kontexte:
- Das Kupferzeitalter
- Vom Eisen zum Hightechprodukt Stahl - Schrott - Abfall oder Rohstoff
Möglicher Unterrichtsgang und methodisch-didaktische Hinweise
konzeptorientierte Kompetenzen Mögliche prozessbezogene Kompetenzen
Fachbegriffe/
Lernerfolgskontrollen Eine Welt voller Metalle
Metalle werden in ihren Eigenschaften und Verwendungsmöglichkeiten verglichen.
M I. 1.b
Ordnungsprinzipien für Stoffe aufgrund ihrer Eigen- schaften und Zusammensetzung nennen, beschreiben und begründen: Reinstoffe, Gemische; Elemente (z. B.
Metalle, Nichtmetalle), Verbindungen (z. B. Oxide, Salze, organische Stoffe).
Härte, metallischer Glanz, Leitfähigkeit, Aggregatzu- stände, Dichte, Verformbar- keit, Siede-, Schmelztempe- ratur, Brennbarkeit, Magne- tismus, Legierungen, edle und unedle Metalle
Das Kupferzeitalter
Wie stellten die Menschen vor 9000 Jahren Kupferwerkzeuge her?
Weitere Gebrauchsmetalle / Zeitalter
Gebrauchsmetalle Erze
Einführung der chemischen Symbole und Formeln am Beispiel der Erze und Metalle , sowie Übungen hierzu
Elemente und Verbindungen Verhältnisformel,
z.B. Metalloxide, -sulfide
2 Kupfergewinnung durch Reaktion von
schwarzem Kupferoxid mit Kohlenstoff
Variation der Reaktionsbedingungen d.h. der Mengen der eingesetzten Edukte um zum bestmöglichen Ergebnis zu kommen → Ge- setz der konstanten Massenverhältnisse
CR I.5
Chemische Reaktionen durch Reaktionsschemata in Wort- und in Symbolformulierungen unter Angabe des Atomzahlenverhältnisses beschreiben und die Gesetz- mäßigkeit der konstanten Atomzahlverhältnisse erläutern CR I.7.b
Redoxreaktionen nach dem Donator-Akzeptor Prinzip als Reaktion deuten, bei denen Sauerstoff abgegeben und vom Reaktionspartner aufgenommen wird.
CR I.1, I.2, I.5, I.6, I.8, I.12 E I.5
Konkrete Beispiele von [Oxidationen (Reaktionen mit Sauerstoff) und] Reduktionen als wichtige chemische Re- aktionen benennen [sowie deren Energiebilanz qualitativ darstellen]
E I.7b
Vergleichende Betrachtung zum Energieumsatz durch- führen
E I.3, I.4, I.5 M I.1, I.2
Oxidation, Reduktion, Redoxreaktion,
Oxidationsmittel, Redukti- onsmittel, exotherme Reak- tion, Gesetz von den kon- stanten Massenverhält- nissen
Reduktionswirkung von weiteren Metallen und Vergleich mit Kohlenstoff
Redoxreihe der Metalle,
Vom Eisen zum Hightechprodukt Stahl - Hochofenprozess
- Verarbeitung von Roheisen,
- Unterscheidung von Roheisen, Stahl, Edelstahl
CR II.10
einen Stoffkreislauf als eine Abfolge verschiedener Reak- tionen deuten.
CR I.11
Kenntnisse über Reaktionsabläufe nutzen, um die Ge- winnung von Stoffen zu klären (z.B. Verhüttungsprozess) CR II.11.a
wichtige technische Umsetzungen chemischer Reaktio-
Verhüttung
Chemische Vorgänge im Hochofen, Roheisen; Ge- brauchsmetalle
Lernerfolgskontrolle: z.B.
- Beschriftete Skizze
eines Hochofens an-
3 Evt. Thermitverfahren
nen vom Prinzip her erläutern (z. B. Eisenherstellung, Säureherstellung, Kunststoffproduktion)
M II.3
Kenntnisse über Struktur und Stoffeigenschaften [zur Trennung, Identifikation, Reindarstellung anwenden und]
zur Beschreibung großtechnischer Produktion von Stoffen nutzen.
fertigen
- Rätsel zum Hoch- ofenprozess lösen
Thermitverfahren, Aluminium
Schrott – Abfall oder Rohstoff
„Erzbergwerk oder Handy?“ – Der wertvolle Schrott von heute und sein Recycling
„Stoffkreislauf“ des Kupfers und des Eisens
CR II.10
einen Stoffkreislauf als eine Abfolge verschiedener Reak- tionen deuten.
Recycling Stoffkreislauf Prozessbezogene Kompetenzen:
PE 3 , PE 4, PE 9 , PE 11
PB 2 , PB 8 , PB 13
PK 1 , PK 3
4 Inhaltsfeld 5: Elementfamilien, Atombau und Periodensystem
Verwendeter Kontext/Kontexte:
- Exotische Metalle
- Gefährliche Nichtmetalle und leuchtende Gase
Möglicher Unterrichtsgang und methodisch-didaktische Hinweise
konzeptorientierte Kompetenzen Mögliche prozessbezogene Kompetenzen
Fachbegriffe/
Lernerfolgskontrolle Exotische Metalle
- Konfrontation mit dem Element Natrium als Metall
- Untersuchung der typischen Metallei- genschaften von Natrium
(integrierte Wiederholung der Metallei- genschaften)
- Steckbrief Natrium
Härte, metallischer Glanz, Leitfähigkeit, Aggregatzu- stände,
Flammenfärbung Dichte, Verformbarkeit, Elementeigenschaften, Lernerfolgskontrolle Aufstellung eines Steck- briefs von Natrium
Versuchsplanung zur Untersuchung der Ei- genschaften von Lithium,
Demonstration der Experimente „Lithium in Wasser“.
Vorhersage zu Kalium mit anschließender Überprüfung
Einführung des Begriffs der Elementfamilie
Elementfamilie Alkalimetalle
Elementfamilie der Erdalkalimetalle - Versuchsplanung,
- Schülerversuche zur Rektionsverhalten, Nachweis der Verbindungen in der Lö- sung,
Elementfamilie der Erdalkalimetalle Lernerfolgskontrolle
Vergleich der Eigenschaften von Alkali- & Erdalkali-
elementen,
5 Erweiterung des Atommodells von Dalton
(eingeführt in Inhaltsfeld 3) zum differenzierten Atommodell mithilfe eines Gruppenpuzzles zum differenzierten Atombau:
- Rutherford entdeckt den Atombau - Der Atomkern
- Die Atomhülle
→ Kern-Hülle –Modell und Elementarteilchen (Protonen, Elektronen, Neutronen), Isotope
M I. 7.a
Atome mithilfe eines einfachen Kern-Hülle-Modells dar- stellen und Protonen, Neutronen als Kernbausteine be- nennen sowie die Unterschiede zwischen Isotopen erklä- ren
Teilchen-Modell
Atommodell von Dalton Rutherfordscher Streuver- such
Radioaktivität, Strahlung, Atomkern, Atomhülle, Scha- len und Besetzungsschema, Edelgasregel
Atomare Masse
Elektronen, Neutronen, Protonen
Isotope Übungen zur Beschreibung verschiedener Me-
talle im Schalenmodell,
Erklärung der Auffälligkeiten und Gemeinsam- keiten der Alkalimetalle mit dem ähnlichen Atombau
Gefährliche Nichtmetalle und leuchtende Gase
1. Elementfamilie der Halogene
- Unterscheidung der Verbindungen von den elementaren Stoffen,
- Nachweis der Verbindungen mit Silbernitrat - Bedeutung für die Ernährung,
bleichende Wirkung
Halogene,
Atombau der Halogene, Silbernitratnachweis,
2. Elementfamilie der Edelgase - Verwendungen,
- Entdeckung
Edelgase,
Atombau der Edelgase
6 Einführung der Lewis-Formeln
als Hilfsmittel in der Chemie
Lewis-Formeln
Historischer Rückblick:
Entdeckung und Aufbau des PSE;
Zuordnung und Benennung der vier Element- familien Gruppen Alkali-, Erdalkalimetalle und Halogene
M II. 1
Aufbauprinzipien des Periodensystems der Elemente be- schreiben und als Ordnungs- und Klassifikationsschema nutzen, Haupt- und Nebengruppen unterscheiden
PSE
Alkalimetalle Erdalkalimetalle Halogene
Lernerfolgskontrolle: z.B.
- Entwicklung des PSE mit Kärtchen
- Schnelltest
Elemente Vielfalt gut geordnet,
Prozessbezogene Kompetenzen:
PE: 2; 3, 4, 8, 9, 10, PB: 6, 7
PK: 1, 3, 8,
7 Inhaltsfeld 6: Ionenbindung und Ionenkristalle
Verwendeter Kontext/Kontexte:
- Salze und Gesundheit - Salzbergwerke
Möglicher Unterrichtsgang und metho- disch-didaktische Hinweise
konzeptorientierte Kompetenzen Mögliche prozessbezogene Kompetenzen
Fachbegriffe/
Lernerfolgskontrollen Salze und Gesundheit:
- Welche Bedeutung haben Getränke beim Sport und welche Getränke sind besonders gut geeignet?
Untersuchung der Etiketten von Mineralwäs- sern:
- Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen verschiedenen Sorten, - Abgleich von vorhandenem Wissen mit
Informationen der Etiketten….
- Entwicklung von Fragestellungen:
- Wie lassen sich die unterschiedlichen Schreibweisen der Inhaltsstoffe erklä- ren?
- Was bedeuten die Formeln von zu- sammengesetzten Teilchen?
…..
Mineralstoffe, Elektrolyt, Salzlösungen
Elementfamilien
Atomaufbau
8 Warum leiten manche Lösungen den elektri-
schen Strom, andere nicht?
Untersuchung der Auswirkungen der Inhalts- stoffe im Mineralwasser auf die Leitfähigkeit von Wasser durch Vergleich mit Destilliertem Wasser
Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den verschiedenen Lösungen:
- Ladungsträger, - neutrale Teilchen, - Bewegung der Teilchen
Leitfähigkeit, Salze,
Leitfähigkeit von Salzlö- sungen
Strom
Aufbau von Atomen und Ionen
Unterschiede zwischen Atomen und Ionen im Aufbau der Teilchen
Ionenladung, Kationen, Anionen,
Edelgasregel, Oktettregel, Lernerfolgskontrolle: z.B.
- Weitere Atome und Ionen im Vergleich, - Mind Map Atombau Kritisches Hinterfragen von Werbung und Eti-
ketten:
z.B. „Wasser natriumarm“
Salzbergwerke
Vorkommen und Gewinnung natürlicher Salze z.B. aus Bergwerken
CR II. 1
9 Herstellung von Salzen im Labor
Reaktion von Natrium und Chlor (flash-Animation der Uni Wuppertal)
Entwicklung der Reaktionsgleichung Formelschreibweise einüben
Stoff- und Energieumwandlung als Veränderung in der Anordnung von Teilchen und als Umbau chemischer Bin- dungen erklären.
M II. 4
Zusammensetzung und Strukturen verschiedener Stoffe mit Hilfe von Formelschreibweisen darstellen (Summen – /Strukturformeln, Isomere).
CR II.2
Mit Hilfe eines angemessenen Atommodells und Kennt- nissen des Periodensystems erklären, welche Bindungs- arten bei chemischen Reaktionen gelöst werden und wel- che entstehen.
M II. 7.a
chemische Bindungen (Ionenbindung, Elektronenpaar- bindung) mithilfe geeigneter Modelle erklären und Atome mithilfe eines differenzierteren Kern- Hülle-Modells be- schreiben.
Ionen als Bestandteil eines Salzes
Ionengitter,
Ionenbindung und -bildung Chemische Formelschreib- weise und
Reaktionsgleichungen .
Lernerfolgskontrolle: z.B.
Anwendungsaufgaben/ Rät- sel zu den Reaktionsglei- chungen
Aufbau, Bestandteile und Benennung von Sal- zen
CR I. 5
chemische Reaktionen durch Reaktionsschemata in Wort- und evtl. Symbolformulierungen unter Angabe des Atomanzahlverhältnisses beschreiben und die Gesetz- mäßigkeit der konstanten Atomanzahlverhältnisse erläu- tern.
CR II. 5
Stoffe durch Formeln und Reaktionen durch Reaktions- gleichungen beschreiben und dabei in quantitativen Aus- sagen die Stoffmenge benutzen und einfache stöchiome- trische Berechnungen durchführen.
M II. 2
die Vielfalt der Stoffe und ihrer Eigenschaften auf der Ba-
Endung –id, Atom
Anion, Kation, Ionenladung (+/-)
Kern (Protonen/Neutronen) Hülle / Schalen
(Elektronen)
10 sis unterschiedlicher Kombinationen und Anordnungen
von Atomen mit Hilfe von Bindungsmodellen erklären (z. B. Ionenverbindungen,).
M II. 6
den Zusammenhang zwischen Stoffeigenschaften und Bindungsverhältnissen (Ionenbindung,) erklären.
Lernerfolgskontrolle: z.B.
Domino/Rätsel: Formeln und Namen von Salzen
Stationenarbeit zur Untersuchung weiterer Ei- genschaften der Salze: z.B.
Löslichkeit, Sprödigkeit,
hohe Schmelz- und Siedepunkte
Löslichkeit, Ionen, Hydrati- sierung, Ionenbindung loc- kern, Ionengitter, Ionenver- bindung,
Ionenbindung, Abstoßung, Abhängigkeit der Schmelz- punkte von der Ladung Lernerfolgskontrolle
Protokolle bzw. Auswertung von Versuchen zu den Salzeigenschaften Praktische Lernzielkontrolle
Nachweis von Ionen in einer Lösung
Silbernitratnachweis, Flam- menfärbung,
Steckbriefe verschiedener Salze erstellen Zusammenfassung der gemeinsamen Eigen- schaften
Erklärung der Eigenschaften mit dem Modell / Aufbau
Salzstrukturen, -kristalle Kugelpackungsmodell, Raumgittermodell,
Anziehung durch elektro- statische Kräfte, Koordianti- onszahl
Referate
Konservierende / giftige Wirkung von Salzen Meersalz, Siedesalz, Steinsalz
Lernerfolgskontrolle: z.B.
- Präsentationen zum
Thema Salz,
11 Salzbergwerke,
…..
- Mind Map Salze Prozessbezogene Kompetenzen:
PE: 2, 3, 4, 8, 9, 10, PK: 1, 3, 4, 5, 8 PB: 4, 6, 7, 11
Inhaltsfeld 7: Freiwillige und erzwungene Elektronenübertragungen Verwendeter Kontext/Kontexte:
- Dem Rost auf der Spur - Unedel - dennoch stabil
- Metallüberzüge - nicht nur Schutz vor Korrosion Möglicher Unterrichtsgang und
methodisch-didaktische Hinweise
Verwendete konzeptbezogene Kompetenzen Mögliche prozessbezogene Kompetenzen
Fachbegriffe/
Lernerfolgskontrollen
Dem Rost auf der Spur:
- Konfrontation mit rostigen Gegenstän- den oder Bilder von diesen (Autos, Eif- felturm...)
- Warum rosten Gegenstände?
- Welche Bedingungen führen zum Ro- sten? Aufstellen von Hypothesen. (Luft, Feuchtigkeit, salzige Umgebung)
- Planung und Aufbau eines Experimen- tes:
- Rosten von Eisenwolle unter unter-
Korrosion
Rosten
.
12 schiedlichen Bedingungen
- (unbehandelte trockene Eisenwolle, mit Wasser befeuchtete Eisenwolle, mit Salzwasser befeuchtete Eisenwolle,....).
- Erste Beobachtungen und Auswertun- gen zum Experiment:
- Thematisierung/Überprüfung, dass Sauerstoff als Bestandteil der Luft mit der Eisenwolle reagiert.
Aufstellen der Reaktionsgleichung.
Vergleich mit der Verbrennung von Eisenwolle an der Luft und in reinem Sauerstoff.
Thematisierung „exotherme Reaktion“.
Vergleich der bekannten Eisenoxide Oxidation als Abgabe von Elektronen.
Reduktion als Aufnahme von Elektronen
Weitere Reaktionen zwischen Metallen und Nichtmetallen
E II.3
erläutern, dass Veränderungen von Elektronenzuständen mit Energieumsätzen verbunden sind.
Oxidation,
Exotherme Reaktion
Oxidationen als Elektro- nenübertragungsreaktion Reduktion, Redoxreaktion Elektronendonator, Elektro- nenakzeptor
Reaktionen zwischen Metal- len und Nichtmetallen
Unedel – dennoch stabil:
Aufstellen einer Redoxreihe, z.B. durch Versu- che mit Magnesium, Zink, Kupfer, Eisen und Silber sowie der entsprechenden Salzlösun- gen.
Redoxreihe
(edle und unedle Metalle)
Reaktionen zwischen Me-
tallatomen und Metallio-
nen
13 Elektronenübergänge
edle und unedle Metalle
Anwendung der Redoxreihe zur Vorhersage von Reaktionsverläufen
Schutz unedler Metallen durch Passivierung
Redoxreaktion
Elektronendonator und Elek- tronenakzeptor
Passivierung
Metallüberzüge - nicht nur Schutz vor Kor- rosion:
Rückkehr zur Korrosion: Ist es sinnvoll, Eisen mit Überzügen aus edlen oder unedlen Metal- len zu schützen?
(z.B. Versuch mit Eisenwolle vom Beginn der Reihe aufgreifen und dabei Eisenwolle jeweils in Kontakt mit Kupfer bzw. Magnesium brin- gen.
Metallüberzüge - Zink und Zinn - Aluminiumoxid - Farbe/ Lacke
Metallüberzüge durch Galvanisieren herstellen Von der freiwilligen zur erzwungenen Reaktion Beispiel einer einfachen Elektrolyse
E II.3
erläutern, dass Veränderungen von Elektronenzuständen mit Energieumsätzen verbunden sind.
E II.5
Die Umwandlung von chemischer in elektrischer Energie und umgekehrt von elektrischer in chemische Energie bei elektrochemischen Phänomenen beschreiben und erklä- ren.
CR II.7
Elektrochemische Reaktionen (Elektrolyse und elektro- chemische Spannungsquellen) nach dem Donator- Akzeptorprinzip als Aufnahme und Abgabe von Elektro- nen deuten, bei denen Energie umgesetzt wird.
Metallüberzüge, Korrosions- schutz
Lernerfolgskontrolle z.B.
Kampf der Korrosion – Vor- hersage von Reaktionsver- läufen und Einsatz im Alltag
Galvanisieren
Beispiel einer einfachen Elektrolyse
Prozessbezogene Kompetenzen:
PE: 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 11 PK: 1, 4, 5, 9, 10
PB: 1, 2, 6, 8, 12
14 Erläuterungen zu den Abkürzungen: Schülerinnen und Schüler
PErkenntnisgewinnung 1
beobachten und beschreiben chemische Phänomene und Vorgänge und unterscheiden dabei Beobachtung und Erklärung.
PE 2
erkennen und entwickeln Fragestellungen, die mit Hilfe chemischer und naturwissenschaftlicher Kenntnisse und Untersuchungen zu beantworten sind.
PE 3
analysieren Ähnlichkeiten und Unterschiede durch kriteriengeleitetes Vergleichen.
PE 4
führen qualitative und einfache quantitative Experimente und Untersuchungen durch und protokollieren diese.
PE 5:
recherchieren in unterschiedlichen Quellen (Print- und elektronische Medien) und werten die Daten, Untersuchungsmethoden und Informationen kritisch aus.
PE 7
stellen Hypothesen auf, planen geeignete Untersuchungen und Experimente zur Überprüfung, führen sie unter Beachtung von Sicherheits- und Umweltaspek- ten durch und werten sie unter Rückbezug auf die Hypothesen aus.
PE 8
interpretieren Daten, Trends, Strukturen und Beziehungen, erklären diese und ziehen geeignete Schlussfolgerungen PE 9
stellen Zusammenhänge zwischen chemischen Sachverhalten und Alltagserscheinungen her und grenzen Alltagsbegriffe von Fachbegriffen ab.
PE 10
beschreiben, veranschaulichen oder erklären chemische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache und mit Hilfe geeigneter Modelle und Darstellun- gen.
PE 11
zeigen exemplarisch Verknüpfungen zwischen gesellschaftlichen Entwicklungen und Erkenntnissen der Chemie auf.
PKommunikation 1
argumentieren fachlich korrekt und folgerichtig.
PK 2
vertreten ihre Standpunkte zu chemischen Sachverhalten und reflektieren Einwände selbstkritisch.
PK 3
planen, strukturieren, kommunizieren und reflektieren ihre Arbeit, auch als Team.
PK 4
beschreiben, veranschaulichen oder erklären chemische Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache, ggfs. mit Hilfe von Modellen und Darstellungen.
PK 5:
dokumentieren und präsentieren den Verlauf und die Ergebnisse ihrer Arbeit sachgerecht, situationsgerecht und adressatenbezogen, auch unter Nutzung elektronischer Medien, in Form von Texten, Skizzen, Zeichnungen, Tabellen oder Diagrammen.
PK 7
beschreiben und erklären in strukturierter sprachlicher Darstellung den Bedeutungsgehalt von fachsprachlichen bzw. alltagssprachlichen Texten und von an- deren Medien.
15
PK 8
prüfen Darstellungen in Medien hinsichtlich ihrer fachlichen Richtigkeit.
PK 9
protokollieren den Verlauf und die Ergebnisse von Untersuchungen und Diskussionen in angemessener Form.
PK 10
recherchieren zu chemischen Sachverhalten in unterschiedlichen Quellen und wählen themenbezogene und aussagekräftige Informationen aus.
PBeurteilung 1:
beurteilen und bewerten an ausgewählten Beispielen Informationen kritisch auch hinsichtlich ihrer Grenzen und Tragweiten.
PB 2:
stellen Anwendungsbereiche und Berufsfelder dar, in denen chemische Kenntnisse bedeutsam sind.
PB 4
beurteilen an Beispielen Maßnahmen und Verhaltensweisen zur Erhaltung der eigenen Gesundheit.
PB 6
binden chemische Sachverhalte in Problemzusammenhänge ein, entwickeln Lösungsstrategien und wenden diese nach Möglichkeit an.
PB 7
nutzen Modelle und Modellvorstellungen zur Bearbeitung, Erklärung und Beurteilung chemischer Fragestellungen und Zusammenhänge.
PB 8
Beurteilen die Anwendbarkeit eines Modells PB 11
nutzen fachtypische und vernetzte Kenntnisse und Fertigkeiten, um lebenspraktisch bedeutsame Zusammenhänge zu erschließen.
PB 12
entwickeln aktuelle, lebensweltbezogene Fragestellungen, die unter Nutzung fachwissenschaftlicher Erkenntnisse der Chemie beantwortet werden können.
PB 13
diskutieren und bewerten gesellschaftsrelevante Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven auch unter dem Aspekt der nachhaltigen Entwicklung.
