Chemie am Emsland-Gymnasium

„In Wirklichkeit gibt es nur die Atome – und das Leere. “ (Demokrit)
Wenn wir, alle Lebewesen, unsere Welt, ja unser Planet aus nichts anderem besteht, als aus „kleinsten Teilchen und dazwischen Nichts“, ist das nicht Grund genug, sich auf die Suche nach diesen Teilchen zu machen und herauszufinden, wer sie sind und wie sie zusammenwirken, dass es uns gibt und alles um uns herum?

Zusammengefasst: Chemie ist eines der spannendsten Fächer!

Gut zu wissen

  • Ansprechpartner: S.Schröer (Vorsitzende FS Chemie), D. Bein (Sammlungsleiter)
  • Regelmäßige Veranstaltungen: 5-Minuten (dienstags 2. große Pause)

Jahrgangsstufe 7

Alle Stoffe bestehen aus kleinen Teilchen

Woraus besteht Luft? Aus welchen Teilchen besteht das Fahrrad? In der Jahrgangstufe 7 lernen die Schülerinnen und Schüler, dass alle chemischen Stoffe auf der Welt aus kleinen Teilchen aufgebaut sind. Diese Stoffe können von Chemikerinnen und Chemikern aufgrund ihrer Stoffeigenschaften unterschieden werden. Diese Stoffeigenschaften werden von den Schülerinnen und Schülern in eigenständigen Experimenten bestimmt und den Klassenkammeraden in Kurzvortragen erklärt.
Die unterschiedlichen Stoffeigenschaften machen sich die Schülerinnen und Schüler in der folgenden Unterrichtssequenz zu Nutze und lernen Mittel und Wege kennen, wie die einzelnen Stoffe in Stoffgemischen voneinander getrennt werden können.

Vom Wasserdampf zum Tau

Chemische Stoffe bestehen aus kleinen Teilchen, die in den drei Aggregatzuständen fest flüssig und gasförmig unterschiedlich angeordnet sind. Die Schülerinnen und Schüler lernen die Anordnung der kleinen Teilchen in den unterschiedlichen Aggregatzuständen kennen und erklären, was auf Teilchenebene geschieht, wenn sich Aggregatzustände ändern.

Das Rosten ist eine Verbrennung?

Chemische Reaktionen sind der einzige Weg neue Stoffe herzustellen. Die Schülerinnen und Schüler lernen Gesetzmäßigkeiten bei chemischen Reaktionen kennen, indem sie im Stationenlernen die Eigenschaften von Verbrennungsreaktionen erarbeiten und den Energiegehalt der Reaktion verfolgen.
Wie hat Ötzi seine Kupferäxte hergestellt? Eine wichtige Stoffklasse in der Chemie ist die Stoffklasse der Metalle. Durch chemische Reaktionen lassen sich Metallerze zu reinen Metallen „reduzieren“. Diesen chemischen Vorgang erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler in eigenständig geplanten Experimenten. Der Thermit-Versuch bildet dabei einen Abschluss, bei dem die Schülerinnen und Schüler aus Eisenerz reines Eisen herstellen.

Jahrgangstufe 8

Das Periodensystem der Elemente – Der Spickzettel der Chemiker

Das Periodensystem der Elemente ist eine nützliche Darstellung zur Sortierung aller chemischen Elemente. Zu Beginn der Jahrgangstufe lernen die Schülerinnen und Schüler, die links im Periodensystem stehenden Alkalimetalle kennen. In Demonstrationsexperimenten können die Schülerinnen und Schüler Eigenschaften der Metalle bestimmen. Das Periodensystem umfasst in den acht Hauptgruppen 44 Elemente. Die Eigenschaften der Elemente ähnlich sich in den jeweiligen Hauptgruppen. Dieser periodische Charakter der Stoffeigenschaften wird mit einem differenzierten Blick in den Bau der kleinsten Teilchen – der Atome – kombiniert. Die Eigenschaften der Elemente in den weiteren Hauptgruppen lernen die Schülerinnen und Schüler durch Experimente und Referate kennen.

Vom Geben und Nehmen – Elektronen können übertragen werden

Seit Jahrhunderten wird Kochsalz von den Menschen aus dem Boden befördert oder wird es aus Meerwasser gewonnen. Chemisch betrachtet ist Kochsalz Natriumchlorid: Doch was unterscheidet Natriumchlorid als Verbindung von seinen Elementen – dem Metall Natrium und dem Gas Chlor? Die Schülerinnen und Schüler lernen die Bildung von Salzen und damit die Elektronenübertragungsreaktion kennen.

Wasser: gewöhnlich, aber eine ungewöhnliche Verbindung

Warum kann ein Wasserläufer auf dem Wasser laufen? Warum wird ein Wasserstrahl im elektrischen Feld abgelenkt? Wasser ist die alltäglichste Verbindung, die wir kennen, da wir ständig von Wasser umgeben sind. Genau deshalb bietet die Chemie von Wasser viel Anschauungspotential. Nicht zuletzt ist aufgrund der globalen Bedeutung der begrenzten Ressource Wasser die Sensibilisierung der Schülerinnen und Schüler für einen verantwortungsvollen Umgang mit Wasser notwendig.

Jahrgangstufe 9

Alles im neutralen Bereich?

„pH-hautneutral“ ist ein Begriff aus der Werbung für Waschlotionen. Was bedeutet das und was ist der ph-Wert? „Die Milch wird sauer!“ Welche Chemie steckt hinter dieser Aussage? Die Schülerinnen und Schüler lernen kennen, was der pH-Wert ist, welche Teilchen alle Säuren und alle Basen enthalten, sie lernen kennen, wie man Säuren und Basen neutralisieren kann und wie mit Hilfe der Neutralisationsgleichung der Säuregehalt von z.B. Sprite durch eine Titration gemessen werden.

Elektrisch mobil – gestern heute und morgen?

Autos verbrauchen in den letzten Jahrzehnten fossile Brennstoffe, die vereinfacht als Kohlenwasserstoffe beschrieben werden können. Die Stoffklasse der Kohlenwasserstoffe und deren Eigenschaften sowie die Gewinnung von Brennstoffen aus Rohöl lernen die Schülerinnen und Schüler in einem umfangreichen Stationenlernen kennen. Die Funktion des Verbrennungsmotors wird erarbeitet.
Bei neueren Fahrzeugen werden Batterien und Akkus verbaut. Ausgehend von Luis Galvani und seinen Galvanischen Zellen lernen die Schülerinnen und Schüler die Funktionsweise moderne Batterien kennen und erklären anschließen die Chemie, die in einem Akku abläuft.
Abschließend bewerten die Schülerinnen und Schüler die Wasserstoffbrennstoffzelle als Energiequelle der Zukunft.

Oberstufe

Besonderheiten in der Oberstufe

Im Rahmen des Projektkurses Chemie/Ernährungslehre steht das eigenständige Auswählen, Planen und Ausprobieren von besonders interessanten Experimenten, das publikumswirksame Präsentieren und auch das fachlich korrekte Protokollieren dieser Experimente im Vordergrund.
Besonders begeistert sind sowohl die Projektteilnehmer/innen als auch die eingeladenen SuS von den faszinierenden Experimenten in der „Weihnachtsvorlesung“, bei der Vorstellung der „Hexenküche am Emsland“ oder Tag der offenen Tür. Viel Spaß macht den Schülerinnen und Schülern auch das Projekt „5-Minuten-Chemie“ in der großen Pause, in dem sie Experimente der Unterstufe präsentieren und leicht verständlich erklären.
Ein weiteres Projekt, die Planung und Durchführung eines „Schnupperkurs in der Chemie“ für interessierte Viertklässlern der benachbarten Grundschulen wird in Kooperation von Schülern der EF oder der Q1 mit Achtklässlern durchgeführt und macht allen Beteiligten viel Spaß.

Einführungsphase (EF)

Die Jahrgangstufe EF bietet den Schülerinnen und Schülern die in der Sekundarstufe I erworbenen Fachkenntnisse in neuen Kontexten anzuwenden und zu vertiefen. Gleichzeitig kann hier der Leistungsstand aller Schülerinnen und Schüler aus anderen Schulformen angeglichen werden.

Organische Chemie

Die Chemie der Kohlenwasserstoffe wird zu Beginn der EF weiter vertieft. Zusätzlich werden die Stoffklassen der Alkohole und Carbonsäuren vorgestellt und die Eigenschaften dieser Verbindungen erarbeitet. Künstliche Aromastoffe lassen sich durch die Reaktion von Carbonsäuren mit Alkoholen herstellen. Die daraus entstehenden Ester sind eine der am häufigsten verwendeten Klasse der Aromastoffe in Lebensmitteln und Parfums.
Reaktionsgeschwindigkeit und Massenwirkungsgesetz
Das Rosten ist eine langsam ablaufende chemische Reaktion, während sich ein Airbag in Millisekunden mit Stickstoff füllen muss. An diesen extremen Beispielen erkennt man deutlich, dass chemische Reaktionen unterschiedlich schnell ablaufen können. Außerdem laufen nicht alle Reaktionen vollständig ab. Wie sich der Ablauf und die Reaktionsgeschwindigkeit einer Reaktion beeinflussen lassen ist Thema im zweiten Halbjahr der EF.

Qualifikationsphase (Q1 und Q2)

Säuren und Basen

Wie hoch ist der Säureanteil in Weißwein und welche Analysemethoden gibt es um das herauszufinden? Was hat die Beweglichkeit von Säureteilchen mit dem Phosphorsäuregehalt in Cola zu tun? Sind starke Säuren wirklich stark und eine schwache Base schlapp? Warum können Verunreinigungen von Gewässern durch Säuren mit Basen unschädlich gemacht werden und wieviel Base wird dafür benötigt? Pufferwirkung von Stoßdämpfern kennen alle, aber wie funktioniert der chemische Puffer im Blut?
Allen diesen Fragen gehen die SuS im ersten Halbjahr der Q1 mit Hilfe vieler Experimente unter dem Oberthema: Säuren, Basen und analytische Verfahren auf den Grund.

Elektrochemie

Ein Leben ohne Strom ist für unsere „digital native“ Schüler undenkbar. Vor diesem Hintergrund stößt der Kontext „Strom für Taschenlampe und das Mobiltelefon“ im Inhaltsfeld Elektrochemie bei den SuS auf viel Interesse. Auch im zweiten Halbjahr der Q1 ist ein hoher praktischer Anteil im Unterricht ein Garant für spannende Stunden z.B. experimentelle Bestimmung der Redoxreihe, Bau verschiedener historischer und aktueller Batterien, Durchführung von Elektrolysen als wichtige Reaktion für die Bildung von Akkumulatoren, Brennstoffzellen und zur Gewinnung von wichtigen Metallen wie Kupfer und Alu. In diesem Zusammenhang beschäftigen sich die Schüler und Schülerinnen auch mit den Möglichkeiten der Berechnung des Strombedarfs für die Gewinnung einer bestimmten Menge von Metallen. Der Energieaspekt soll für die Schüler auch ein Anstoß für eine kritische Auseinandersetzung mit dem steigenden Energiebedarf der Menschheit und zukunftsorientierten Lösungen wie Brennstoffzellenautos und Elektroautos sein.
Im Leistungskurs beschäftigen sich die SuS zudem mit dem spannenden Thema der Korrosion und den Methoden dieselbe zu verhindern.

Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Auch in der Q2 bleiben wir mit dem Kontext „Vom Erdöl zum Plexiglas“ nah an der Lebenswelt der Schüler. Ein Alltag ohne Kunststoffe ist für uns nicht mehr vorstellbar. Doch welche Ausgangsstoffe verwendet man, welche Rektionsbedingungen sind nötig und wie funktionieren die verschiedenen Reaktionswege bis ein Kunststoff entsteht? Wie unterscheiden sich verschiedenen Kunststoffe in Bau und Eigenschaften?
Doch nicht nur die faszinierenden Möglichkeiten chemischen Kunststoffsynthesen stehen im Mittelpunkt des Unterrichts, sondern auch die Notwendigkeit und die Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoff und die verheerenden globalen Auswirkungen des Plastikmülls in den verschiedenen aquatischen und terrestrischen Ökosystemen.

Im letzten Kontext „Farbstoffe und Farbigkeit“ geht es noch mal bunt zu: die Schüler und Schülerinnen gehen den Fragen auf den Grund, welche Grundlage es auf der chemischen Ebene für die Farbigkeit von Stoffen gibt und wie man Farbstoffe – wie z.B. Indigo, dem Ausgangsstoff für die Blue Jeans, Azofarbstoffe für die Färbung von Leder oder Triphenylmethanfarbstoffe für die Herstellung von Indikatoren – herstellen kann.