Inhaltsfeld:

Stoffe als Energieträger

Inhaltlicher Schwerpunkt:

• Alkane
• Alkanole
• Fossile und regenerative Energieträger

Schülerinnen und Schüler können …

… vielfältige Verbindungen zwischen Erfahrungen und Konzepten innerhalb und außerhalb der Naturwissenschaften herstellen und anwenden. (UF4)

… naturwissenschaftliche Probleme erkennen, in Teilprobleme zerlegen und dazu Fragestellungen formulieren. (E1)

… zu untersuchende Variablen identifizieren und diese in Experimenten systematisch verändern bzw. konstant halten. (E4)

… selbstständig naturwissenschaftliche und technische Informationen aus verschiedenen Quellen beschaffen, einschätzen, zusammenfassen und auswerten. (K5)

... aus Informationen sinnvolle Handlungsschritte ableiten und auf dieser Grundlage zielgerichtet handeln. (K6)

… n Situationen mit mehreren Entscheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet Argumente abwägen, einen Standpunkt beziehen und diesen gegenüber anderen Positionen begründet vertreten. (B2)

Basiskonzept Chemische Reaktion

Alkoholische Gärung

Basiskonzept Struktur der Materie

Kohlenwasserstoffmoleküle, Strukturformeln, funktionelle Gruppe, unpolare Elektronenpaarbindung, Van-der-Waals-Kräfte

Basiskonzept Energie

Katalysator, Treibhauseffekt, Energiebilanzen

Physik: Zukunftssichere Energieversorgung, fossile und regenerative Energieträger

Biologie: Gesundheitsbewusstes Leben, Gefahren durch Süchte

Erdkunde: Wasser, Lebensräume

Technik: Ressourcen, Energieversorgung, Technische Innovationen, Motoren

neben kleinen Tests sollte auch in die Bewertung einfließen:

• Referate zu selbst gewählten Themen erstellen unter Nutzung moderner Medien und sachgemäßer Nutzung von Computerprogrammen wie Word und Excel, Verwendung von Bildbearbeitungsprogrammen
• Erstellung von Power Point Präsentationen nach vorgegebenen Kriterien
• Eigenständige Entwicklung von Experimenten z. B. zur Weinherstellung und Präsentation im Plenum
• Arbeitsteilige Gruppenarbeit über Luftschadstoffe, mündlicher Austausch der Ergebnisse in der Gruppe und im Plenum

Kompetenzerwartungen des Lehrplans

Die Schülerinnen und Schüler können …

Verbindliche Absprachen zu Inhalten

Verbindliche Absprachen zum Unterricht

Beispiele für fossile Energierohstoffe nennen und die Entstehung und das Vorkommen von Alkanen in der Natur beschreiben. (UF1)

Erdöl, Erdgas, Nordsee, Arabische Wüste, Moore,

schlagende Wetter

Film: Quarks und Co, Schulbücher, Kooperation mit Erdkunde, Präsentationen erstellen, Handouts

die Erzeugung und Verwendung von Alkohol und Biodiesel als regenerative Energierohstoffe beschreiben. (UF4)

Alkoholische Gärung, Biokraftstoffe aus Getreide, Zucker oder Ölpflanzen

Schülerexperimente, Recherche im Internet, u.a. zu „Energiepflanzen“, „Regenerative Energierohstoffe“

den grundlegenden Aufbau von Alkanen und Alkanolen als Kohlenwasserstoffmoleküle erläutern und dazu Strukturformeln benutzen. (UF3)

Homologe Reihe Alkane, Alkanole inkl. Namen und Strukturformeln, Allgemeine Summenformel

Schriftliche Übung zur Nomenklatur von Alkanen einwertiger und mehrwertiger Alkanole, Verwendung von Molekülbaukästen

die Molekülstruktur von Alkanen und Alkanolen mit Hilfe der Elektronenpaarbindung erklären. (UF2)

Modellvorstellungen zum Aufbau organischer Stoffe entwickeln

Einsatz der Molekülbaukästen

(Typ B: typische Stoffeigenschaften von Alkanen und Alkanolen mit Hilfe der zwischenmolekularen Kräfte auf der Basis der unpolaren und polaren Elektronenpaarbindung erklären. (UF3))

Anstieg der Siedetemperaturen, Abnahme der Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln

Tabellen und Diagramme auswerten

die Bedeutung von Katalysatoren beim Einsatz von Benzinmotoren beschreiben. (UF2, UF4)

Aufbau und Wirkungsweise eines Katalysators

in Gruppenarbeit erarbeiten:

Luftschadstoffe, abgaskatalytisches Verfahren in PKW, Feinstaubfilter, gesetzliche Maßnahmen

aus natürlichen Rohstoffen durch alkoholische Gärung Alkohol herstellen und diesen Prozess dokumentieren. (E1, E4, K3)

Alkoholische Gärung und Destillation

Wein aus verschiedenen Rohstoffen herstellen mit anschl. Destillation, beides protokollieren und präsentieren

für die Verbrennung von Alkanen eine Reaktionsgleichung in Worten und in Formeln aufstellen. (E8)

Reaktionsgleichung für die Verbrennung von Methan zu Wasser und Kohlenstoffdioxid

Wortgleichung, Symbolgleichung

bei Verbrennungsvorgängen fossiler Energierohstoffe Energiebilanzen vergleichen. (E6)

Energiebilanzen

Recherche, Tabellenvergleiche

bei Alkanen die Abhängigkeit der Siede- und Schmelztemperaturen von der Kettenlänge beschreiben und damit die fraktionierte Destillation von Erdöl erläutern. (E7)

Vorgang der Destillation, Trennung in Fraktionen

Schema einer Destillationsanlage

die Begriffe hydrophil und lipophil anhand von einfachen Skizzen oder Strukturmodellen und mit einfachen Experimenten anschaulich erläutern. (K7)

Gleiches löst sich in Gleichem, Stabmodelle

die Löslichkeit in polaren bzw. unpolaren Lösungsmitteln in Versuchen ermitteln und mit Strukturmodellen erklären

anhand von Sicherheitsdatenblättern mit eigenen Worten den sicheren Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten und weiteren Gefahrstoffen beschreiben. (K6)

Sicherheit im Umgang mit brennbaren Flüssigkeiten, Brennbare Flüssigkeiten im Alltag: Benzin, Ethanol, Terpentin usw.

Sicherheitsdatenblätter zu Brennstoffen im Alltag auswerten, Unterschiede bei den verschiedensten Flüssigkeiten ermitteln, Regeln zum Umgang entwickeln, Ursachen schwerer Unfälle recherchieren

eine ansprechende, gut strukturierte Beschreibung (z. B. Plakat, Wandzeitung) über die Entstehung, die Förderung und die Verarbeitung von Erdöl erstellen. (K7, K4, K5)

Von der Entstehung bis zu den Fertigprodukten

Recherche in Schulbüchern und im Internet, Anfertigen von Referaten mit Handouts für die Schüler, Arbeit in Kleingruppen, Museumgang

Informationen zur Entstehung und zu Auswirkungen des natürlichen und anthropogenen Treibhauseffektes aus verschiedenen Quellen zusammenfassen und auswerten. (K5)

Abgase von Autos, Haushalten, Industrie, FCKW und Ozonschicht usw., politische, ökonomische und ökologische Perspektive trennen

Internetrecherche: globale Erwärmung, Treibhauseffekt, unterschiedliche Präsentationsformen, u.a. als Powerpointpräsentation mit Handout

Vor- und Nachteile der Nutzung fossiler und regenerativer Energierohstoffe unter verschiedenen Perspektiven (z. B. ökologischen, ökonomischen und ethischen) abwägen. (B2, B3)

politische, ökonomische und ökologische Perspektive trennen

aktuelle Diskussionen in unterschiedlichen Medien verfolgen, Verteuerung der Grundnahrungsmittel, Vernichtung von Regenwäldern, Diskussionsrunde im Anschluss an die Kurzvorträge