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Orientierungsbereich (Sprungmarken)

Einführungsphase – Unterrichtsvorhaben I

Thema/Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs

Basiskonzepte (Schwerpunkt):

Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:

  • bestehendes Wissen aufgrund neuer chemischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren (UF4).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:

  • Modelle begründet auswählen und zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage chemischer Vorgänge verwenden, auch in einfacher formalisierter oder mathematischer Form (E6).
  • an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit naturwissenschaftlicher Regeln, Gesetze und Theorien beschreiben (E7).

Kompetenzbereich Kommunikation:

  • chemische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen (K3).

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltlicher Schwerpunkt:

  • Nanochemie des Kohlenstoffs

Zeitbedarf: ca. 8 Std. à 45 Minuten

Thema/Kontext: Nicht nur Graphit und Diamant – Erscheinungsformen des Kohlenstoffs

Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen

Inhaltliche Schwerpunkte:

  • Nanochemie des Kohlenstoffs

Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

  • UF4 Vernetzung
  • E6 Modelle
  • E7 Arbeits- und Denkweisen
  • K3 Präsentation

Basiskonzept (Schwerpunkt):

Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans

Die Schülerinnen und Schüler ...

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Verbindliche Absprachen

Didaktisch-methodische Anmerkungen

Graphit, Diamant und mehr

  • Modifikation
  • Elektronenpaar-bindung
  • Strukturformeln

nutzen bekannte Atom- und Bindungsmodelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen (E6).

stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3).

erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7).

beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4).

1. Test zur Selbsteinschätzung

Atombau, Bindungslehre,

Kohlenstoffatom, Periodensystem

2. Gruppenarbeit „Graphit, Diamant und Fullerene“

Der Einstieg dient zur Angleichung der Kenntnisse zur Bindungslehre, ggf. muss Zusatzmaterial zur Verfügung gestellt werden.

Beim Graphit und beim Fulleren werden die Grenzen der einfachen Bindungsmodelle deutlich. (Achtung: ohne Hybridisierung)

Nanomaterialien

  • Nanotechnologie
  • Neue Materialien
  • Anwendungen
  • Risiken

recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3).

stellen neue Materialien aus Kohlenstoff vor und beschreiben deren Eigenschaften (K3).

bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4).

1. Recherche zu neuen Materialien aus Kohlenstoff und Problemen der Nanotechnologie

(z.B. Kohlenstoff-Nanotubes in Verbundmaterialien zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit in Kunststoffen)

  • Aufbau
  • Herstellung
  • Verwendung
  • Risiken
  • Besonderheiten

2. Präsentation (Poster, Museumsgang)

Die Präsentation ist nicht auf Materialien aus Kohlenstoff beschränkt.

Unter vorgegebenen Rechercheaufträgen können die Schülerinnen und Schüler selbstständig Fragestellungen entwickeln. (Niveaudifferenzierung, individuelle Förderung)

Die Schülerinnen und Schüler erstellen Lernplakate in Gruppen, beim Museumsgang hält jeder / jede einen Kurzvortrag.

Diagnose von Schülerkonzepten:

· Selbstevaluationsbogen zur Bindungslehre

Leistungsbewertung:

· Präsentation zu Nanomaterialien in Gruppen

Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:

Eine Gruppenarbeit zu Diamant, Graphit und Fullerene findet man auf den Internetseiten der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich:

http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/ab/graphit_diamant,

Zum Thema Nanotechnologie sind zahlreiche Materialien und Informationen veröffentlicht worden, z.B.:

FCI, Informationsserie Wunderwelt der Nanomaterialien (inkl. DVD und Experimente)

Klaus Müllen, Graphen aus dem Chemielabor, in: Spektrum der Wissenschaft 8/12

Sebastian Witte, Die magische Substanz, GEO kompakt Nr. 31

http://www.nanopartikel.info/cms

http://www.wissenschaft-online.de/artikel/855091

http://www.wissenschaft-schulen.de/alias/material/nanotechnologie/1191771

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© 2019 Qualitäts- und UnterstützungsAgentur - Landesinstitut für Schule - Letzte Änderung: 19.12.2013