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9 Chemie (SG, MuG, WSG 2)

Mit dem neu einsetzenden Fach beginnt für die Schüler die systematische Auseinandersetzung mit der vielfältigen Welt der Stoffe und ihrer Reaktionen. Sie erwerben die Grundlagen für das Verständnis alltäglicher Phänomene und für die sachgerechte Beurteilung chemischer Fragestellungen in der öffentlichen Diskussion. Den Schülern wird bewusst, dass Stoffumwandlungen nach bestimmten Gesetzmäßigkeiten ablaufen und nur unter geeigneten Reaktionsbedingungen möglich sind. Dabei erkennen sie den Nutzen von Modellvorstellungen und Basiskonzepten für das Verständnis und die Strukturierung chemischer Inhalte. Sie begreifen das Experiment als zentralen Bestandteil naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und lernen anhand geeigneter Themen, einfache Versuche gemäß den Richtlinien zur Sicherheit im Unterricht durchzuführen und auszuwerten. Hierbei wächst das Verantwortungsbewusstsein der Jugendlichen für Sicher­heits- und Umweltfragen.

Die Auswahl der Inhalte orientiert sich an der Erfahrungswelt der Lernenden und berücksichtigt, dass durch die Fächer Biologie, Physik sowie Natur und Technik bereits Vorkenntnisse und Einblicke in die empirische Arbeitsweise der Naturwissenschaften vorhanden sind.

In der Jahrgangsstufe 9 erwerben die Schüler folgendes Grundwissen:
  • Die Schüler können das Stoff-Teilchen Konzept auf Stoffe aus ihrer Lebenswelt anwenden.
  • Sie können chemische Formeln und Reaktionsgleichungen erstellen und interpretieren.
  • Sie sind mit Grundlagen der chemischen Energetik vertraut.
  • Sie können eine Modellvorstellung zum Atombau und das Ordnungsprinzip des gekürzten Periodensystems der Elemente beschreiben.
  • Sie kennen wichtige Salze, Metalle und molekular gebaute Stoffe und können deren Eigenschaften anhand der jeweils vorliegenden Bindungsverhältnisse modellhaft erklären.
  • Sie haben eine grundlegende Vorstellung vom Weg der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung.
  • Sie sind in der Lage, einfache Berechnungen zum Stoffumsatz durchzuführen.
  • Sie sind in der Lage, Versuche zu protokollieren und auszuwerten.

C 9.1 Stoffe und Reaktionen (ca. 16 Std.)

An Beispielen aus dem Alltag setzen sich die Schüler mit der Vielfalt und den Eigenschaften der Stoffe auseinander und lernen, diese zu systematisieren. Dabei erkennen sie den Nutzen des Stoff-Teilchen-Konzepts.

Die Jugendlichen lernen, chemische Reaktionen mithilfe der Symbol- und Formelsprache zu beschreiben. Sie erkennen, dass chemische Reaktionen stets von einem Energieumsatz begleitet sind und lernen, die energetischen Aspekte chemischer Reaktionen begrifflich zu erfassen.

  • ­Stoffgemische, Reinstoffe
  • ­chemische Verbindung, chemisches Element
  • ­Atome, Moleküle und Ionen als Bausteine der Reinstoffe [ Ph 8.2 Teilchenmodell, Ph 9.2 Atome]
  • ­chemische Reaktion als Umgruppierung von Teilchen, Erhaltung der Masse; Stoff-Teilchen-Konzept
  • ­chemische Symbol- und Formelsprache
  • ­Reaktionsenergie als Änderung der inneren Energie, Auftreten unterschiedlicher Energieformen; exotherme und endotherme Reaktion; Erhaltung der Energie [ Ph 8.1 Energie als Erhaltungsgröße, Ph 8.2 Wärmelehre]
  • ­Aktivierung chemischer Reaktionen; Katalyse

C 9.2 Atombau und gekürztes Periodensystem der Elemente (PSE) (ca. 11 Std.)

Eine Modellvorstellung zum Feinbau des Atomkerns und der Atomhülle hilft den Schülern, den Hintergrund der Elementanordnung im Periodensystem zu verstehen und dieses als Informationsquelle zu nutzen. Einigen alltagsrelevanten Metallen, Nichtmetallen und Halbmetallen aus den Hauptgruppen des PSE begegnen die Schüler in Form elementarer Stoffe, erfahren aber auch, dass diese in der Natur zumeist in Form von Verbindungen vorliegen. Die Schüler erkennen die besondere Bedeutung der Valenzelektronen für das Reaktionsverhalten chemischer Elemente. Sie können die Elektronenkonfiguration der Hauptgruppenelemente in der Valenzstrich-Schreibweise angeben und durch Vergleich mit der Edelgaskonfiguration die Ladung von Atom-Ionen ermitteln.

Atombau

  • ­Kern-Hülle-Modell: Proton, Neutron, Elektron [ Ph 9.2 Atome ]
  • ­Elektronenkonfiguration, Ionisierungsenergie
  • ­Valenzelektronen, Valenzstrich-Schreibweise

Ordnung der Elemente im gekürzten PSE

  • ­Elektronenkonfiguration und Ordnung der Elemente
  • ­Ionisierung von Metall- und Nichtmetallatomen: Kation, Anion, Edelgaskonfiguration
  • ­Vorstellen alltagsrelevanter Elemente und ihrer Verbindungen

C 9.3 Chemische Bindung (ca. 24 Std.)

Die im vorausgehenden Unterricht entwickelte Vorstellung zum Bau der Atome ermöglicht den Schülern ein grundlegendes Verständnis des Phänomens der chemischen Bindung. Einfache Modelle dienen dazu, eine Vielzahl makroskopisch beobachtbarer Phänomene zu erklären. Die Bildung von Salzen durch Reaktion von Metallen mit Nichtmetallen bietet eine erste Möglichkeit der Annäherung an das Donator-Akzeptor-Konzept. Durch das Experimentieren mit Salzen, Metallen und molekularen Stoffen lernen die Schüler deren charakteristische Eigenschaften kennen und erweitern so ihre Stoffkenntnisse.

Salze - Ionenbindung

  • ­Synthese eines Salzes aus einem Metall und einem Nichtmetall
  • ­Eigenschaften: Kristallinität, Sprödigkeit, elektrische Leitfähigkeit in Lösungen und Schmelzen [ Ph 8.3 Widerstände]
  • ­Erklärung der Eigenschaften: Aufbau aus Kationen und Anionen, Ionenbindung, Ionengitter

Metalle - Metallbindung

  • ­ Darstellung eines Metalls aus einem Salz
  • ­ Eigenschaften: elektrische Leitfähigkeit, Wärmeleitfähigkeit, Verformbarkeit
  • ­ Erklärung der Eigenschaften: Elektronengas-Modell; Metallgitter
  • ­ Reaktionsverhalten edler und unedler Metalle

Molekular gebaute Stoffe - Elektronenpaarbindung

  • ­ Darstellung und Eigenschaften eines Nichtmetalls
  • ­ Elektronenpaarbindung
  • ­ Valenzstrichformel, Einfach- und Mehrfachbindung
  • ­ Vielfalt molekular gebauter Stoffe

C 9.4 Quantitative Aspekte chemischer Reaktionen (ca. 5 Std.)

Mit der Stoffmenge lernen die Schüler eine neue Größe kennen, welche ihnen die Beziehung zwischen der Stoff- und der Teilchenebene auch quantitativ zugänglich macht. Anhand einfacher und praxisnaher Beispiele erfassen sie auch chemische Reaktionen und erfahren die Chemie als exakte Wissenschaft.

  • Atommasse und atomare Masseneinheit
  • Stoffmenge, Avogadro-Konstante, molare Masse, molares Volumen
  • einfache Berechnungen unter Verwendung von Größengleichungen; Beispiele mit Bezug zur Lebenswelt

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