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Übersicht Oberstufe
Wahlpflichtgegenstand Chemie
Chemie am Realgymnasium mit ergänzendem Unterricht in Biologie und Umweltkunde, Physik sowie Chemie und am Oberstufenrealgymnasium mit ergänzendem Unterricht in Biologie und Umweltkunde, Physik sowie Chemie
Chemie am Realgymnasium mit Darstellender Geometrie und am Oberstufenrealgymnasium mit Darstellender Geometrie
Allgemeiner Teil des Lehrplans
Bildungs- und Lehraufgabe:
Der Unterricht in Chemie soll zum Erreichen der folgenden Ziele
beitragen, die sowohl fachspezifische als auch fächerübergreifende
Aspekte enthalten.
Die Schüler sollen die Stellung der Chemie im modernen Weltbild,
ihre Aufgaben innerhalb von Kultur und technisch-wirtschaftlichen
Bereichen sowie ihre grundlegende Bedeutung bei Lebensvorgängen und
Veränderungen der Umwelt erkennen. Das daraus resultierende
Verständnis chemischer Zusammenhänge soll zu verantwortungsbewußtem
Handeln gegenüber Mit- und Umwelt führen. Die wichtige Wechselwirkung
zwischen Ökonomie und Ökologie stellt ein durchgehendes
Unterrichtsprinzip dar.
Dazu sind notwendig:
1. Die Kenntnis der Stoffeigenschaften, die bezüglich ihrer
Anwendung im täglichen Leben und ihrer Auswirkungen auf den
menschlichen Organismus und die Umwelt von Bedeutung sind.
Voraussetzung dafür ist das Kennenlernen
- des Aufbaues der Materie und der damit in Zusammenhang
stehenden Gesetzmäßigkeiten,
- stofflicher Veränderungen und der dafür notwendigen
Bedingungen,
- einfacher Arbeitsmethoden, um Zusammenhänge zwischen
Eigenschaften und Aufbau von Stoffen zu erfassen.
2. Die Anwendung ausgewählter Arbeitsmethoden auf einfache
chemische Problemstellungen im Demonstrations- und
Schülerexperiment.
3. Das Wecken und Festigen des Sicherheitsbewußtseins beim Umgang
mit Chemikalien und Geräten im Labor und im Alltag.
4. Das Umsetzen von chemischen Sachverhalten in die chemische
Fachsprache.
5. Das Entwickeln des Verständnisses für Modellvorstellungen zur
Deutung der Struktur und der davon abhängigen Eigenschaften der
Stoffe.
6. Das Erfassen der Bedeutung von analytischen Methoden und
Verfahren zur Strukturaufklärung, um das Verhalten der Stoffe -
von den einfachsten Molekülen bis zu biochemischen Systemen -
aus ihrem Aufbau ableiten zu können.
Aufbauend auf den Kenntnissen der Unterstufe sollen die Schüler
befähigt werden, die Bedeutung der Chemie sowie deren Stellung im
Rahmen der Naturwissenschaften zu erfassen.
Bei der Behandlung von Themen wie
- Energieumsatz und Energiegewinnung
- Gewinnung, Verarbeitung und Rückgewinnung von Rohstoffen
- Stoffumsatz in lebenden Systemen
- Auswirkungen menschlicher Tätigkeit auf Boden, Wasser und Luft
- Maßnahmen zur Reinhaltung von Wasser, Luft und Boden, sowie
- Beiträge der Chemie zum Schutz des Lebensraumes und der Gesundheit
soll der Zusammenhang mit den Unterrichtsgegenständen Physik,
Biologie und Umweltkunde, Geographie und Wirtschaftskunde, Geschichte
und Sozialkunde, Haushaltsökonomie und Ernährung verdeutlicht werden.
Der Informationsgehalt von chemischen Formeln, Gleichungen und
Diagrammen zur quantitativen Beurteilung von Naturvorgängen und
technischen Prozessen bietetQuerverbindungen zu Anwendungen der
Mathematik und Informatik. Gegenüber Umwelt und Gesellschaft sollen
die Schüler eine verantwortungsbewußte Haltung beim Einsatz
technischer Hilfsmittel gewinnen. Dies kann durch Beispiele, die den
Schülern aus den Stoffgebieten der Religion, der Literatur,
Geschichte und Philosophie bekannt sind, unterstützt werden.
Schließlich ist das Sicherheitsbewußtsein beim Bearbeiten von
Materialien, beim Umgang mit Lösungsmitteln, auch für Bildnerische
Erziehung zu entwickeln.
7. Klasse (2 Wochenstunden):
1. Chemie vermittelt Kenntnisse von den Stoffen unserer Umwelt und
ihrer praktischen Bedeutung.
Aufbauend auf den Kenntnissen der 4. Klasse, legt die Chemie die
Vielfältigkeit der Aufgaben an praktischen Beispielen aus Alltag,
Natur und Technik, wie Gewinnung von Rohstoffen, Wiederverwertung von
Gütern, Umweltschutzmaßnahmen, energiesparende Prozesse, dar.
Erweiterung der Kenntnisse dieser Vorgänge durch Einführung in ihre
Grundlage und technische Durchführung an ausgewählten Beispielen.
Gewinnen von Einsichten:
- jede Materie (unbelebte und belebte) ist Gegenstand chemischer
Betrachtungen.
- Charakterisierung der Stoffe und der stofflichen Änderungen.
- Exakte Begriffe von Experimenten und deren Auswirkung.
Verständnis wecken für die Mannigfaltigkeit der Stoffe und die
systematische Behandlung der Zusammenhänge von Aufbau und
Eigenschaften.
Folgende wichtige Aufgabenbereiche der Chemie können dazu
herangezogen werden:
- Beispiele für Trennmethoden
- Beispiele für die Bestimmung einfacher physikalischer und
chemischer Eigenschaften
- Beispiele für chemische Vorgänge im Alltag
- Beispiele für industrielle Verfahren
- Berücksichtigung der Gesichtspunkte Sicherheit und Umweltschutz.
2. Bausteine der Stoffe
Erkennen des Zusammenhanges zwischen:
- Atombau und Periodensystem
- Atombau und chemischen Eigenschaften der Elemente
a) Kleinste Teilchen
Bausteine von Atomen: Proton, Neutron, Elektron
Charakterisierung der Atome durch: chemische Symbole,
Protonenzahl, Massenzahl, Atommasse.
b) Elektronen ändern ihre Energiezustände innerhalb eines Atoms
Flammenfärbungen - Atomspektren
Grundzustand und angeregter Zustand
Ionisierungsenergie
Modellvorstellung zur Deutung dieser Phänomene: Orbitalmodell
(Orbitale als Aufenthaltsbereiche der Elektronen).
c) Die Ordnung der Elemente
Aufbauprinzip der Elektronenhülle
Einteilung des Periodensystems:
- Haupt- und Nebengruppenelemente (s-, p-, d- und f-Block)
- 18-Gruppen-Periodensystem
- Verteilung von Metallen und Nichtmetallen
Ableitung physikalischer und chemischer Eigenschaften von Elementen
aus ihrer Stellung im Persiodensystem (Alkalimetalle, Halogene,
Edelgase oder auch andere Gruppen).
Querverbindungen:
Physik: Elemente und Isotope, Modellbild vom Aufbau der Materie,
Emission und Absorption, Spektralanalyse, Elektronenhülle des Atoms,
Periodensystem.
3. Die chemische Bindung. - Der Zusammenhalt der Teilchen bestimmt
die Eigenschaften der Stoffe.
a) Aus Elementen entstehen Verbindungen
Formel, chemische Reaktion, chemische Gleichung
Quantitative Erfassung chemischer Reaktionen: Molmasse,
Molvolumen
b) Stoffklassen und Bindungstypen
Beispiele für Stoffklassen aus Alltag, Technik und Umwelt
Elektronegativität als Grundlage für verschiedene Bindungstypen
c) Ionenbindung - Salze
Elektronenabgabe und -aufnahme, Kationen und Anionen,
Ionenwertigkeit,
Oxidation und Reduktion als Begriffe, Ionengitter,
Charakteristische Ionenverbindungen
d) Atombindung - Molekulare Stoffe
Bindung gleichartiger und ungleichartiger Nichtmetallatome
Charakteristische Eigenschaften polarer und unpolarer Moleküle
Atomgitter und Molekülgitter
e) Metallbindung - Metalle
Charakteristische Metalleigenschaften
Elektronengasmodell
Atome treten in den meisten Fällen nicht frei auf, sondern sind in
Atomverbänden bzw. Verbindungen vereinigt. Die Art der Atome und die
chemische Bindung bestimmen die Eigenschaften der Atomverbände bzw.
Verbindungen. Daraus ergeben sich die Möglichkeiten der
experimentellen Darstellung und praktischen Gewinnung wichtiger
Elemente und Verbindungen.
Didaktischer Hinweis:
Die dazu notwendigen Sicherheitsaspekte sind zu beachten und zu
besprechen, die Probleme der Beeinflussung der Umwelt aufzuzeigen und
die Bedeutung einer verantwortungsbewußten Haltung beim Einsatz
technischer Hilfsmittel zu betonen.
Querverbindungen:
Physik: Bindungsenergie und Leitfähigkeit.
4. Chemische Vorgänge und ihre Steuerung in Natur und Industrie
Der Energieumsatz bei chemischen Reaktionsabläufen wird durch
Messung von Temperaturänderungen festgestellt. Solche Energieumsätze
haben im Alltag vielfach praktische Bedeutung (Energieversorgung im
Haushalt, im öffentlichen Bereich und im Organismus).
Für den Ablauf chemischer Reaktionen sind
geschwindigkeitsbestimmende Faktoren maßgeblich.
a) Energieumsatz bei chemischen Reaktionen
Erläuterung an einfachen Beispielen
Bedeutung energetischer Größen
b) Chemisches Gleichgewicht - Massenwirkungsgesetz
Bedeutung von Druck, Temperatur, Konzentration und Katalysatoren
c) Säure-Base-Reaktionen
pH-Wert
Indikatoren
d) Redox-Reaktionen
Oxidationszahlen und Spannungsreihe
Elektrolyse und Galvanische Zellen
Didaktischer Hinweis:
Zu den Punkten a)-d) sind Demonstrations- sowie Schülerexperimente
durchzuführen.
Querverbindungen:
Physik: Spannungsreihe, Akkumulator, Batterie, energetische Größen.
Biologie und Umweltkunde: energetische Größen, Gleichgewichte
Mathematik: Gleichungen.
5. Chemie - Der Mensch zwischen Umwelt und Technik
Anhand ausgewählter technologischer Prozesse ist eine fachgerechte
Einschätzung der Probleme der
- Rohstoffbeschaffung
- Ausbeute an Endprodukten
- Energieausnützung
- Nebenprodukte und
- Umweltbelastung
anzustreben. Dabei sollen Methoden des Recyclings Erwähnung finden.
Aus folgenden Beispielen kann eine Auswahl getroffen werden.
Wasser: Lösungsmittel, Wasserhärte
Kochsalz: Elektrolyse und Solvayverfahren (Natronlauge, Soda, Chlor,
Halogene, Abraumsalze)
Schwefel: Schwefeldioxid, Gips, Schwefelsäure, Schwefelwasserstoff
Kalk: gebrannter und gelöschter Kalk
Luft: Ammoniaksynthese, Salpetersäureherstellung, Düngemittel
Phosphate: Phosphor, Phosphorsäuren, Düngemittel
Silikate: Glas, Keramik, Zement
Metalle: Gewinnung, Anwendung, Korrosion
Wirtschaftliche und umweltrelevante Aspekte: Emissionen, Immisionen,
Verunreinigungen, Recycling.
Didaktischer Hinweis:
Durchführung von Messungen, Abschätzung und Interpretation von
Meßergebnissen; einschätzen von Meßwerten (pH-, MAK-, MIK-Wert, ppm
und ppb).
Querverbindungen:
Physik: Leitfähigkeit, Elektrolyse, Korrosion
Biologie und Umweltkunde: Reinigung von Luft und Wasser, Düngemittel,
Minerale
Mathematik: Interpretation von Meßwerten
Geographie und Wirtschaftskunde: Rohstoffbeschaffung.
8. Klasse (2 Wochenstunden):
6. Grundlagen der organischen Chemie
Aus der historischen Entwicklung der organischen Chemie soll die
Bedeutung organischer Verbindungen in der heutigen Zeit für Technik
und Alltag verdeutlicht werden.
a) Der Bauplan organischer Verbindungen
Die Bindungseigenschaften des Kohlstoffatoms bedingen die
Vielfalt organischer Verbindungen.
Kohlenwasserstoffe: Alkane, Alkene, Alkine, Aromaten
Die Kohlenwasserstoffgerüste dieser Verbindungen bilden die
Grundgerüste aller abgeleiteten organischen Verbindungen
(Derivate)
Arten der Isomerie
Nomenklatur der Kohlenwasserstoffe
Fremdatome im Kohlenstoffgerüst (Sauerstoff, Stickstoff,
Schwefel, Halogene)
Didaktischer Hinweis:
Zur Veranschaulichung von unterschiedlichen Strukturen sind
Molekülbaukästen zu verwenden.
b) Eigenschaften der Kohlenwasserstoffe
Experimentelle Unterscheidung verschiedener
Kohlenwasserstofftypen durch Untersuchung physikalischer und
chemischer Eigenschaften.
Didaktischer Hinweis:
Beachtung der notwendigen Sicherheitsvorkehrungen bei Versuchen zur
Löslichkeit, Brennbarkeit und Reaktionsfähigkeit.
7. Herstellung organischer Verbindungen aus fossilen Rohstoffen
Erdgas, Erdöl und Kohle sind Energieträger und Syntheserohstoffe.
Ihr Einsatz als Primärenergieträger ist mit Umweltproblemen
verbunden. Die Verwendung dieser Stoffe als Syntheserohstoffe führt
zu den Reaktionstypen Substitution, Addition, Elimination, Umlagerung
und Polymerisation.
a) Erdgas - Erdöl - Kohle
Unterschiede in der Zusammensetzung
Bedeutung:
- Rohstoff
- Energieträger
b) Aliphaten - Aromaten
Basisprodukte industrieller Synthesen
c) Schema möglicher Synthesen
Zusammenfassung der bereits bekannten Reaktionen:
Substitution, Addition, Elimination und Umlagerung, verdeutlicht
an praktischen Beispielen.
Querverbindungen:
Biologie und Umweltkunde: Erdgas, Erdöl, Kohle
Geographie und Wirtschaftskunde: Erdgas, Erdöl, Kohle
8. Derivate der Kohlenwasserstoffe, die Halogene, Sauerstoff,
Stickstoff und Schwefel enthalten.
Bedeutung funktioneller Gruppen für die Eigenschaften organischer
Verbindungen. Herstellung, Eigenschaften, Reaktionen und Anwendungen
der folgenden Stoffklassen an ausgewählten Beispielen auch in
Zusammenhang mit Kapitel 10, Hinweis auf mögliche Umweltbelastungen
und Toxizität.
a) Halogenverbindungen
Aliphatische und aromatische Halogenkohlenwasserstoffe
Lösungsmittel, Schädlingsbekämpfungsmittel, Kühl- und
Treibmittel
b) Hydroxyverbindungen - Alkohole und Phenole
Ein- und mehrwertige Hydoxyverbindungen
Oxidierbarkeit von Alkoholen
Alkoholische Getränke, Lösungsmittel, Frostschutzmittel,
Treibstoffe
c) Aldehyde und Ketone
Syntheserohstoffe, Lösungsmittel, Aromastoffe
d) Carbonsäuren
Carbonsäuren als Synthese- und Naturprodukte (zB Methansäure,
Ethansäure-Essig, Milchsäure, höhere Fettsäuren), Chirale
Verbindungen - optische Aktivität
e) Ester
Prinzip der Veresterung und ihrer Umkehrung (Hydrolyse bzw.
Verseifung),
Bedeutung der Ester als Lösungsmittel und Aromastoffe
f) Stickstoffverbindungen
Aufbau von Aminen und Säureamiden
Aminosäuren - prinzipieller Aufbau natürlicher Aminosäuren,
Nitroverbindungen
Didaktischer Hinweis:
Mit Hilfe einfacher Reaktionen sollen die Schüler nach Möglichkeit
in selbst durchgeführten Experimenten an Produkten aus dem Alltag
deren Eigenschaften und Inhaltsstoffe erkennen.
Querverbindungen:
Physik: optische Aktivität
Biologie und Umweltkunde: Alkohole, Carbonsäuren, Ester, Aminosäuren
9. Ausgewählte organische Verbindungen
Durch Kombination von Verbindungen mit verschiedenartigen
funktionellen Gruppen und unterschiedlichem sterischem Aufbau
entstehen durch Synthesen neue Verbindungsklassen.
a) Fette
Aufbau und Bedeutung als Nahrungsmittel und technischer Rohstoff
b) Kohlenhydrate
Aufbau verschiedener Kohlenhydrate: Mono-, Di- und
Polysaccharide
Bedeutung von Zucker und Stärke als Nahrungsmittel
Cellulose als Textilrohstoff
c) Proteine
Proteinaufbau aus Aminosäuren (Aminosäurensequenz)
Funktion der Proteine im Organismus
d) Nucleinsäuren
Bausteine der Nucleinsäuren
Unterschied zwischen DNA und RNA
Bedeutung für die Weitergabe der genetischen Information und
Synthese körpereigener Proteine
e) Wasch- und Reinigungsmittel
Gewinnung von Seifen
Waschmittel, der Natur nachgebaute Syntheseprodukte
f) Kunststoffe
Struktur und allgemeines Syntheseprinzip
Eigenschaften von Polymeren
g) Farbstoffe
Strukturmerkmale farbiger Verbindungen an Beispielen natürlicher
und synthetischer Farbstoffe. Beispiele für die Synthese von
Farbstoffen
Didaktischer Hinweis:
Mit Hilfe einfacher Reaktionen sollen die Schüler in selbst
durchgeführten Experimenten an Produkten aus dem Alltag deren
Eigenschaften erkennen.
Querverbindungen:
Biologie und Umweltkunde: Fette, Kohlenhydrate, Proteine,
Nucleinsäuren, Wasch- und Reinigungsmittel, Farbstoffe
Haushaltsökonomie und Ernährung: Nahrungsmittel, Wasch- und
Reinigungsmittel
10. Chemie im Spannungsfeld von Ökonomie und Ökologie
An ausgewählten Beispielen sollen positive und negative
Auswirkungen bei der Herstellung und Anwendung organischer Stoffe
verdeutlicht werden. Möglichkeiten des Recyclings organischer
Verbindungen.
Querverbindungen:
Biologie und Umweltkunde
Geographie und Wirtschaftskunde: Lebensräume.
Didaktische Grundsätze:
Der Lehrplan enthält die Grundlagen der Allgemeinen, Anorganischen
und Organischen Chemie, wobei auf ein ausgewogenes Verhältnis
zwischen Theorie und Praxis Wert zu legen ist.
Dem Konzept liegt die Methode zugrunde, ausgehend von den
Eigenschaften der Stoffe und ihren einfachen Bausteinen bis zu
höheren Strukturen organischer Verbindungen vorzudringen. Innerhalb
eines Lernjahres kann die Reihenfolge der einzelnen Kapitel
entsprechend dem Konzept in sinnvoller Weise geändert werden.
Die Vielfalt der Stoffe und Vorgänge in der Natur soll durch das
Erkennen der Gesetzmäßigkeiten zu einem vertieften Verständnis des
Bauplans führen. Praktische, dem Alter der Schüler entsprechende
Beispiele sollen die theoretischen Grundlagen verdeutlichen. Bei der
Veranschaulichung helfen Experimente (Demonstrations- und
Schülerexperimente), Modelle, Computersimulationen, audio-visuelle
Medien, Tabellen und Diagramme. Zur Vertiefung der Praxisbezogenheit
sollen Lehrausgänge und Exkursionen durchgeführt werden.
Bei dieser exemplarischen Behandlung einzelner Beispiele ist stets
auf deren Stellung im Gesamtkonzept zu achten und deren Bedeutung im
Alltag zu betonen. Als Ausgangspunkt chemischer Betrachtungen sind
Lehrer- und vor allem Schülerexperimente, den Schülern bereits
bekannte Sachverhalte, aktuelle Anlässe und Probleme geeignet. Die
Erfassung und Auswertung von experimentellen Daten soll nach
Möglichkeit durch Verwendung von Computern erfolgen.
Das Interesse der Schüler kann durch Bildung von Arbeitsgruppen
oder Durchführung von Projektunterricht verstärkt werden.
Gruppenarbeit fördert die Selbsttätigkeit beim
- Durchführen von Experimenten
- Abschätzen von Gefahrenmomenten
- Entwickeln eines Sicherheitsbewußtseins
- Beobachten
- Auswerten
- Protokollieren
- Erfassen neuer Zusammenhänge und
- Entwickeln neuer Ideen.
Die Diskussion über die Ergebnisse einer Gruppenarbeit fördert die
Entwicklung eigenständiger Gedankengänge und Lösungsmöglichkeiten.
Durch die Formulierung der Ergebnisse wird die Ausdrucksweise
inhaltlich und sprachlich geformt.
Dies ist ein Service der
Österreichischen Professoren Union