Das bewährte Lehrwerk für Chemie in der AHS-Oberstufe ist für den Lehrplan 2018 neu überarbeitet. Kompetenzen werden schrittweise aufgebaut und Fachwissen anschaulich vermittelt. Zahlreiche Versuche und Übungen, spannende Einstiege und Maturachecklisten fördern die Selbsttätigkeit. Der Doppelband (EL-MO) enthält die anorganische und die organische Chemie für die 7. und 8. Klasse und ist - wie bisher - mit einem ausklappbaren Periodensystem ausgestattet.
Aus dem Inhalt:
1 Atombau und Periodensystem
2 Die chemische Bindung
3 Die chemische Reaktion
4 Das chemische Gleichgewicht
5 Säure-Basen-Reaktionen
6 Redox-Reaktionen
7 Organische Chemie - Kohlenwasserstoffe
8 Organische Verbindungen mit Hetero-Atomen
9 Ernährung
10 Stoffwechsel
Themenbereiche: 1 Atombau Periodensystem Elemente/ Grundlagen Atombaues / Aufbau nach dem Kern-Hülle-Modell, Charakterisierung Elementarteilchen, Ordnungszahl,Massenzahl, Nuklid, Element, Isotope, Beschreibung Elektronenhülle/ Aufbau Elektronenhülle / Charakterisierung Quantenzahlen, Pauli-Ausschließungsprinzip, Anwendung für einzelnen Perioden im PSE, Abweichungen ab 4. Periode (4s- Zustand energieärmer 3d- Zustand), Elektronenkonfiguration anhand Beispielen, Definition Valenzelektronen, Hund´sche Regel, Lewisschreibweise/ Atomspektren / Ablauf Anregung Rücksprung, Grundzustand angeregte Zustände, Emissions- Absorptionsspektren, Flammenfärbung Fluoreszenz/ Periodensystem Elemente / Historische Entwicklung Meyer/Mendelejeff, Zusammenhang zwischen Atombau PSE, Ordnungszahl, Periodenlänge Elektronenhülle, s-, p-, d- f-Block, einzelne charakteristische Gruppen/ Radioaktivität / Kernbindungskraft, Charakterisierung radioaktiven Strahlung, Beispiele für ¿-,ß- ¿-Strahler, Zerfallsgeschwindigkeit Halbwertszeit, natürliche Zerfallsreihen, Anwendung radioaktiven Strahlung/ 2 chemische Bindung/ Vergleich Bindungsmodelle / Beschreibung Bindungskraft, Bildung Molekül bzw. Gitter, mögliche Formelschreibweisen, Beispiele, Eigenschaften, sich aufgrund Bindungsmodells ergeben/ Atombindungsmodell / Grundprinzip Modells, Summen- Strukturformel, Hybridisierung, koordinative Bindung, Mesomerie, räumlicher Bau (VSEPR-Modell), polare unpolare Verbindungen, Nebenvalenzkräfte, Eigenschaften, Beispiele, Atomgitter/ Polare unpolare Verbindungen / Grundprinzip Atombindungsmodells, VSEPR-Modell, Elektronegativität, Beispiele (diese Frage lässt sich sehr gut Beispielen organischen Chemie verknüpfen)/ Atomgitter / Beschreibung Diamant- Grafitgitters, Darstellung unterschiedlichen Eigenschaften aufgrund unterschiedlichen Bindung, Quarzgitter (Vergleich dem gasförmigen Kohlenstoffdioxid)/ Wasser / Bindungsverhältnisse, Dipolmolekül, Wasserstoffbrücke, Anomalie Wassers, Wasser Lösungsmittel. (Im Kapitel 4 wird Wasser Säure bzw. Base Reduktions- Oxidationsmittel beschrieben. Kapitel 6.4 befasst sich ausschließlich Wasser.)/ Ionenbindung / Bindungsmodell, Energiediagramm für Bildung einer Ionenverbindung, Beispiele ( mehr-atomigen Ionen), Eigenschaften ¿ Wasserlöslichkeit (Hydrathülle, Kristallwasser), Leitfähigkeit. (Im Kapitel 4.3 wird Elektrolyse ausführlicher beschrieben. Informationen über wichtige Salze findet man im Kapitel 5 zB: Soda Kalk.)/ Metallbindung / Bindungsmodell, mögliche Gitterstrukturen, Eigenschaften (spezielle Metalle im Kapitel 5.7, 7.2 7.3 besprochen. Metalle Reduktionsmittel im Kapitel 4 besprochen.)/ 3 chemische Reaktion/ chemische Schreibweise/ Stöchiometrische Berechnung (Beispiele) / Bedeutung Rechnens Chemie, Molbegriff, m = M · n, Erläuterung anhand eines Beispiels (3-Schritte-Programm)/ Konzentration / Vergleich Konzentrationsmaße, Erläuterungen anhand Beispielen/ Gasgesetze / Definition für ein ideales Gas, Gesetz Avogadro, Gasdichtevergleich aufgrund Molmasse, allgemeines Gasgesetz, Erläuterung anhand Beispielen/ Thermochemie / Enthalpie, Standardbildungsenthalpie, exotherm, endotherm, Entropie, freie Enthalpie, exergon, endergon, Erläuterung anhand Beispielen/ Fossile Rohstoffe im Überblick / fossilen Rohstoffe Kohle, Erdöl Erdgas. Bedeutung für Energiesektor Rohstoffe für chemische Industrie. Exploration unterschiedlichen Gewinnungsmethoden dieser wichtigen Rohstoffe Vorkommen dieser Rohstoffe auf Erde. wichtigsten Verwendungsmöglichkeiten für Energiesektor chemische Industrie. Produkte Rohstoffen/ Erdölverarbeitung - Erdölprodukte / Verarbeitung Rohöl Raffinerie Produkten Benzin, Kerosin, Dieselöl, Heizöle, Schmieröle Bitumen. Primär- Sekundär-Destillation. Anpassung hohen Anteils langkettigen Komponenten Rohöls Bedarf. Erklärung Begriffs Oktanzahl, Methoden Oktanzahlerhöhung. Entschwefelungsmethoden für Produkte Raffinerien/ Treibstoffe unserer Zeit / Treibstoffe Benzin, Kerosin Dieselkraftstoff, ihre Gewinnung dem Rohöl ihre unterschiedlichen Einsatzgebiete. Qualitätskriterien für Treibstoffe wie Octanzahl, CFPP, Cetanzahl. Methoden Erhöhung Treibstoffausbeute Rohöl Verbesserung Treibstoffqualität Raffinerie. Ansätze teilweisen Verwendung nachwachsender Rohstoffe Treibstoffherstellung (Bioethanol, Bio-Diesel)/ 4 chemische Gleichgewicht/ chemische Gleichgewicht / Phänomen "Gleichgewicht", Reaktionsgeschwindigkeit, Herleiten Massenwirkungsgesetzes, Gleichgewichtskonstante K, Größe K, Beeinflussung Gleichgewichtslage/ Beeinflussung Gleichgewichtslage / Phänomen "Gleichgewicht", Prinzip Le Chatelier, Anwendung anhand Beispielen (Kapitel 5.2 Haber-Bosch-Verfahren, 5.7 Boudouard-Gleichgewicht), Methanolsynthese organischen Chemie/ Löslichkeit Salzen / Beschreibung Lösungsvorgangs (Hydrathülle), Unterschied zwischen Löslichkeit Löslichkeitsprodukt (chemisches Gleichgewicht), Auswirkungen eines gleichionigen Zusatzes, Berechnungsbeispiele, Fällungsreaktionen/ Eigenschaften, Herstellung Verwendung Ammoniak / Eigenschaften Ammoniak, Verwendung Bedeutung Ammoniak technischer Rohstoff, Herstellung Ammoniak nach dem Haber-Bosch-Verfahren, ausgehend Erdgas Wasser. Diskussion Probleme beim Herstellungsverfahren. Rohstoff Herstellung Düngemitteln/ 5 Säure-Base-Reaktion/ Grundlagen Säure-Base-Theorie / Grunddefinition Säure, Base Protolysenreaktionen Beispielen, Bedeutung stark schwach, Säure- Basenkonstante (chemisches Gleichgewicht), Bedeutung Ampholyts Wasser, Autoprotolyse, Ionenprodukt Wassers, Arbeiten pWA-Tabelle, Beispiele/ pH-Wert / Definition (mathematisch phänomenologisch), Berechnung pH-Wertes, Herleiten vereinfachten Formeln für Berechnung pH-Wertes starken Säuren bzw. Basen schwachen Säuren bzw. Basen, Beispiele, Messung pH-Wertes/ Pufferlösungen / Zusammensetzung einer Pufferlösung, konjugierter Puffer, pH-Wert einer Pufferlösung, Änderung pH-Wertes Zugabe einer starken Säure bzw. starken Base, Beispiele Berechnungen, wichtige Puffersysteme/ Titration Diskussion Titrationskurven / Beschreibung Methode verwendeten Geräte, pH-Wertverlauf im Zuge einer Titration, Wahl Indikators/ Eigenschaften, Herstellung Verwendung Salpetersäure / Eigenschaften Salpetersäure, Verwendung Bedeutung Salpetersäure technischer Rohstoff, Herstellung Salpetersäure nach dem Ostwald-Verfahren. Diskussion Probleme beim Herstellungsverfahren. (Diese Frage kann Inhalten organischen Chemie, zB Salpetersäureestern, verknüpft .)/ Eigenschaften, Herstellung Verwendung Schwefelsäure / Eigenschaften Schwefelsäure, Verwendung Bedeutung Schwefelsäure technischer Rohstoff, Herstellung Schwefelsäure nach dem Kontaktverfahren. Diskussion Probleme beim Herstellungsverfahren/ 6 Redox-Reaktion/ Grundlagen Redox-Reaktionen / Definition Begriffe Reduktion, Oxidation, Reduktionsmittel Oxidationsmittel, Oxidationszahl, Aufstellen Redoxgleichungen, Beispiele (Diese Frage kann Inhalten organischen Chemie erweitert zB: Oxidation Alkohole, biochemische Oxidationsvorgänge)/ Spannungsreihe / Definition Begriffe Einzelpotenzial Potenzialdifferenz, Beschreibung eines Daniell-Elements Standwasserstoffelektrode; Diskussion Vorzeichengebung tabellierten Standardpotentialen, Arbeiten Spannungsreihe, Beispiele/ Elektrolyse / Definition Begriffe Elektrode (Anode, Katode), Elektrolyt, Zersetzungsspannung, Überspannung; Reaktion Lösungsmittels Wasser, Bedeutung Schmelzflusselektrolyse, Faraday-Gesetz, großtechnische Elektrolyseprozesse/ Eisen Stahl / Wichtige Eisenerze, Hochofenprozess, Alternativen Hochofen, Stahlerzeugung nach dem LD-Verfahren, Elektrostahlverfahren, Verwendung Stahl/ Aluminium / Bayer-Verfahren, Schmelzflusselektrolyse, Eigenschaften Verwendung Aluminium/ 7 Organische Chemie - Kohlenwasserstoffe/ Strukturformel organischen Chemie / Notwendigkeit Strukturschreibweisen statt Summenformeln, Strukturisomerie, Strukturformel Bindungswinkel, verkürzte Strukturschreibweisen, Skelettformeln (Kurzschreibweise). Veranschaulichung Ausführungen Molekülmodellen (Kugel-Stäbchen-Modelle, Kalottenmodelle)/ Alkane, Alkene, Alkine / Bindungsverhältnisse - Hybridisierung, Bindungswinkel, Drehbarkeit. Nomenklaturregeln/ Isomerie organischen Chemie / Erklärung Isomeriearten anhand selbstgewählter Beispiele. Erläuterung Unterscheidung Isomeren notwendigen Strukturschreibweisen Nomenklaturregeln Veranschaulichung Ausführungen Molekülmodellen (Kugel-Stäbchen-Modelle, Kalottenmodelle)/ Alkene, Diene / Bindungsverhältnisse: Doppelbindung im Hybridisierungsmodell, isolierte, konjugierte kumulierte Diene im Hybridisierungsmodell. E/Z Isomerie, Nomenklatur. Addition wichtigste Reaktion dieser Stoffklasse. 1,2- 1,4-Addition konjugierten Dienen. Beispiele für wichtige Vertreter dieser Stoffklasse. Veranschaulichung Ausführungen Molekülmodellen (Kugel-Stäbchen-Modelle, Kalottenmodelle)/ Aromaten / Benzen aromatische Zustand im Hybridisierungsmodell. Substituierte Aromaten, kondensierte Aromaten (Beispiele). Benennung Aromaten. Reaktionen Aromaten - elektrophile Substitution. Reaktionen substituierten Aromaten - Reaktionsbedingungen für Kern- Seitenkettensubstitution/ Kunststoffe - Herstellungsmethoden - Struktur - Eigenschaften - Kunststoffverarbeitung / Unterschiedliche Herstellungsmethoden Makromoleküle Polymerisation undPolykondensation. Beispiele Kunststoffgruppen. Bau Eigenschaften Plastomeren Duromeren. Verarbeitung Kunststoffen jeweils fertigen Produkt. (Spritzgießen, Extrudieren, Kunststoffharze, Verbundwerkstoffe)/ Polymerisate / Kunststoffe PE, PP, PS PVC wichtige Massenkunststoffe. Ausgangsstoffe, Makromoleküle, Eigenschaften Verwendung einzelnen Kunststoffe. Unterscheidung dieser Kunststoffe einfache Experimente (Brennprobe, Pyrolyse im Reagenzglas Geruchsprobe, Beilsteinprobe)/ Kautschuk Gummi / Isopren, 1 - 4 Addition, Isoprenoide, Naturkautschuk, Vulkanisieren, Kunstkautschuk/ Additionsreaktionen / Elektrophile radikalische Addition Doppelbindung. Begründung Regel Markownikow für Addition unsymmetrischer Moleküle am Beispiel Addition HBr elektrophilen Reaktionsmechanismus, Entstehung Antimarkownikowproduktes radikalischen Mechanismus/ Elektrophile Substitution am Aromaten / Erklärung Reaktionsmechanismus. Chlorierung, Nitrierung, Alkylierung Acylierung. Wirkung schon vorhandenen Gruppen auf Reaktionsfreudigkeit Aromaten auf Position neu eintretenden Gruppen. Erklärung dieser Wirkung induktive mesomere Effekte (aktivierend, desaktivierend, dirigierend). Beispiele, mesomere Grenzstrukturen/ Ermittlung einer Strukturformel / Gegeben NMR Spektren dreier Isomere. Verbrennungsanalyse ergibt 54,55 % Kohlenstoff, 9,09 % Wasserstoff, Rest Sauerstoff. Im Massenspektrum höchste Massenpeak jeweils 88 u. Ermittlung Summenformel diesen Daten Zuordnung einer passenden Struktur jedem NMR Spektrum. Kurze Erklärung Prinzip NMR-Spektroskopie. Für drei Substanzen höchste Siedepunkt erwarten?/ 8 Organische Verbindungen Hetero-Atomen/ Alkohole ihre Oxidationsprodukte / Verhalten primärer, sekundärer tertiärer Alkohole gegen Oxidationsmittel. Oxidationszahlen funktionellen Gruppen. Nomenklatur Alkohole ihrer Oxidationsprodukte/ Kondensationsreaktionen Alkoholen / Kondensation einem Alkoholmolekül, zwei Alkoholmolekülen zwischen Alkoholen Carbonsäuren bzw. Sauerstoffsäuren. Benennung Eigenschaften Kondensationsprodukte/ Ester / Herstellung Ester, Bedeutung dieser Verbindungsklasse Natur Technik - Aromastoffe, Speisefette, Polyester, Tenside/ Carbonsäuren / Säurestärke Carbonsäuren, Reaktionen Carbonsäuren, Aktivierung Säureanhydriden Säurechloriden. Beispiele für Carbonsäuren, Dicarbonsäuren, Hydroxy- Oxocarbonsäuren. Wasserstoffbrücken Eigenschaften organischer Sauerstoffverbindungen Siedepunkte Wasserlöslichkeit ein- mehrwertigen Alkoholen, Ethern, Aldehyden, Ketonen, Carbonsäuren Estern Begründung Eigenschaften dem Modell Wasserstoffbrückenbindung/ Chirale Verbindungen / Optische Isomerie, Fischer-Projektion, Enantiomerenpaar, Diastereomere, Racemat, meso Form. Erklärung Begriffe rechts/linksdrehend, D/L, R/S. Veranschaulichung Ausführungen Molekülmodellen (Kugel-Stäbchen Modelle, Kalottenmodelle)/ Amine, Aminosäuren, Amide / Struktur, Eigenschaften Benennung Aminen, ausgewählte Beispiele. Aminosäuren, Bausteine Eiweißstoffe. Amide, Primärstruktur Eiweißstoffe Polyamide, Polyamidkunststoffe/ 9 Ernährung/ Speisefette / Chemischer Aufbau Speisefette, Bedeutung Struktur Fettsäuren, essenzielle Fettsäuren (¿-3-, ¿-6-Fettsäuren), Transfettsäuren. Bedeutung Speisefette für Ernährung. Verschiedene Formen Speisefette. Herstellung Margarine. Unterschiede Butter im Konnex Ernährung/ Zucker / Mono- Disaccharide, reduzierende nicht reduzierende Zucker. Beispiele, Strukturen Begründung reduzierenden Wirkung. Einfluss Zucker auf Ernährung. Blutzucker/ Polysaccharide / Stärke Cellulose. Chemischer Aufbau. Bedeutung Ernährung. Glycogen tierischer Reservestoff. Bedeutung Cellulose Rohstoff für Textil- technische Fasern. (Siehe Kapitel 10)/ Eiweißstoffe / Primär- Sekundär- Tertiärstruktur Proteine, Denaturierung. Bedeutung Stoffgruppe Nahrungsmittel. Unterschiedliche Wertigkeit verschiedenen Eiweißstoffen Ernährung. / Essenzielle Aminosäuren/ Vitamine / Bedeutung Vitamine für Ernährung. Wasser- fettlösliche Vitamine, Beispiele . Vitaminmangelerkrankungen Vitaminwirkung einigen selbstgewählten Beispielen/ 10 Stoffwechsel/ Fettstoffwechsel / Speisefette, Fettverdauung, Fettsäureabbau im Organismus Acetyl-Coenzym A (ß-Oxidation). Störungen Fettsäureabbaus verzweigten Fettsäuren/ Kohlenhydratstoffwechsel / Verwertung Kohlenhydraten im Stoffwechsel Menschen. Glucoseverwertung ausgehend Blutzucker auf dem aeroben dem anaeroben Weg. Sinn hat Existenz zweier verschiedener Stoffwechselwege diesem Fall? Bilanz, wie viel Mol ATP anaerob Verwertung einem Mol Glucose gewonnen . Hilfsmittel: Folie Reaktionsfolge Glycolyse. Folien , Stellen Stoffwechselweges ATP NADH gewonnen / Verwertung Acetyl-Coenzym A ATP / Citronensäurecyclus, Atmungskette. Vollständiger Abbau einem Molekül Acetyl-Coenzym A. Reaktionen, Energiebilanz. Bedeutung Citronensäurecyclus zentrale Drehscheibe im Stoffwechsel. Hilfsmittel: Folien Reaktionsfolgen Citratcyclus Atmungskette. Folien , Stellen Stoffwechselweges ATP, GTP, NADH FADH2 gewonnen / Eiweiß Aminosäurestoffwechsel / Aufbau Nährstoffes Eiweiß Aminosäuren. Erklärung, Eiweiß ein essentieller Nährstoff . Abbau Eiweiß im Organismus, Fixierung Stickstoffanteils ausscheidungsfähiger Form. Hilfsmittel: Folie Reaktionsfolge Harnstoffcyclus. Folie , Stellen Ammoniumionen eintreten, Harnstoff abgegeben wird ATP benötigt wird/ DNA, RNA, Eiweißsynthese, Vererbung / Aufbau Nucleinsäuren Nucleotiden Paarung Purin-Pyrimidinbasen. Synthese Eiweiß (Translation, Aminosäureaktivierung). Hilfsmittel: Folie dem genetischen Code