Logo Qualitäts- und UnterstützungsAgentur

Startseite Bildungsportal NRW

Orientierungsbereich (Sprungmarken)

Grundkurs Qualifikationsphase Q 2 – Unterrichtsvorhaben II

Thema/Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen

Basiskonzepte (Schwerpunkt):

Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Die Schülerinnen und Schüler können

Kompetenzbereich Umgang mit Fachwissen:

  • zur Lösung chemischer Probleme zielführende Definitionen, Konzepte sowie funktionale Beziehungen zwischen chemischen Größen angemessen und begründet auswählen (UF2).
  • Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen natürlichen bzw. technischen Vorgängen auf der Grundlage eines gut vernetzten chemischen Wissens erschließen und aufzeigen (UF4).

Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung:

  • mit Bezug auf Theorien, Konzepte, Modelle und Gesetzmäßigkeiten auf deduktive Weise Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten (E3).
  • Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien einschließlich der Sicherheitsvorschriften durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E4).
  • Experimente mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien durchführen oder deren Durchführung beschreiben (E5).

Kompetenzbereich Kommunikation:

  • chemische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren (K3).

Kompetenzbereich Bewertung:

  • an Beispielen von Konfliktsituationen mit chemischen Hintergründen kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten (B3).

Inhaltsfeld: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Inhaltliche Schwerpunkte:

  • Organische Verbindungen und Reaktionswege
  • Organische Werkstoffe

Zeitbedarf: ca. 24 Std. à 45 Minuten

Thema/Kontext: Maßgeschneiderte Produkte aus Kunststoffen

Inhaltsfeld 4: Organische Produkte – Werkstoffe und Farbstoffe

Inhaltliche Schwerpunkte:

  • Organische Verbindungen und Reaktionswege
  • Organische Werkstoffe

Zeitbedarf: 24 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

  • UF2 Auswahl
  • UF4 Vernetzung
  • E3 Hypothesen
  • E4 Untersuchungen und Experimente
  • E5 Auswertung
  • K3 Präsentation
  • B3 Werte und Normen

Basiskonzepte (Schwerpunkt):

Basiskonzept Struktur – Eigenschaft

Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplansä

Die Schülerinnen und Schüler ….

Lehrmittel/ Materialien/ Methoden

Verbindliche Absprachen

Didaktisch-methodische Anmerkungen

Die Vielfalt der Kunststoffe im Alltag:

Eigenschaften und Verwendung

  • Eigenschaften von makromolekularen Verbindungen
  • Thermoplaste
  • Duromere
  • Elastomere

zwischenmolekulare Wechselwirkungen

erläutern die Eigenschaften von Polymeren aufgrund der molekularen Strukturen (u.a. Kettenlänge, Vernetzungsgrad) und erklären ihre praktische Verwendung (UF2, UF4).

untersuchen Kunststoffe auf ihre Eigenschaften, planen dafür zielgerichtete Experimente (u.a. zum thermischen Verhalten), führen diese durch und werten sie aus (E1, E2, E4, E5).

ermitteln Eigenschaften von organischen Werkstoffen und erklären diese anhand der Struktur (u.a. Thermoplaste, Elastomere und Duromere) (E5).

Demonstration:
Plastiktüte, PET-Flasche, Joghurtbecher, Schaumstoff, Gehäuse eines Elektrogeräts (Duromer)

S-Exp.: thermische u. a. Eigenschaften von Kunststoffproben

Eingangstest:
intermolekulare Wechselwirkungen, funktionelle Gruppen, Veresterung

Materialien:

Kunststoffe aus dem Alltag

Ausgehend von Kunststoffen in Alltagsprodukten werden deren Eigenschaften und Verwendungen erläutert.

Thermoplaste (lineare und strauchähnlich verzweigte Makromoleküle, Van-der-Waals-Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken; amorphe und kristalline Bereiche),

Duromere und Elastomere (Vernetzungsgrad)

Vom Monomer zum
Polymer:

Bau von Polymeren und Kunststoffsynthesen

  • Reaktionsschritte der radikalischen Polymerisation
  • Polykondensation
    Polyester
  • Polyamide:
    Nylonfasern

beschreiben und erläutern die Reaktionsschritte einer radikalischen Polymerisation (UF1, UF3).

präsentieren die Herstellung ausgewählter organischer Produkte und Zwischenprodukte unter Verwendung geeigneter Skizzen oder Schemata.(K3)

schätzen das Reaktionsverhalten organischer Verbindungen aus den Molekülstrukturen ab (u.a. I-Effekt, sterischer Effekt) (E3).

erklären den Aufbau von Makromolekülen aus Monomer-Bausteinen und unterscheiden Kunststoffe aufgrund ihrer Synthese als Polymerisate oder Polykondensate (u.a. Polyester, Polyamide) (UF1, UF3).

erläutern die Planung der Synthese ausgewählter organischer Verbindungen sowohl im niedermolekularen als auch im makromolekularen Bereich (E4).

Schülerexperimente:

  • Polymerisation von Styrol
  • Polykondensation: Synthese einfacher Polyester aus Haushaltschemikalien, z.B. Polymilchsäure oder Polycitronensäure.
  • „Nylonseiltrick“

Schriftliche Überprüfung

Während der Unterrichtsreihe kann an vielen Stellen der Bezug zum Kontext Plastikgeschirr hergestellt werden.

Polystyrol ist Werkstoff für Plastikgeschirr.

Reaktionsschritte der radikalischen Polymerisation können in Lernprogrammen erarbeitet werden.

Kunststoffverarbeitung

Verfahren, z.B.:

  • Spritzgießen
  • Extrusionsblasformen
  • Fasern spinnen

Geschichte der Kunststoffe

recherchieren zur Herstellung, Verwendung und Geschichte ausgewählter organischer Verbindungen und stellen die Ergebnisse adressatengerecht vor (K2, K3).

Einsatz von Filmen und Animationen zu den Verarbeitungsprozessen.

Internetrecherche zu den verschiedenen Verarbeitungsverfahren möglich.

Die Geschichte ausgewählter Kunststoffe kann in Form von Referaten erarbeitet werden.

Maßgeschneiderte Kunststoffe:

Struktur-Eigenschafts-beziehungen von Kunststoffen mit besonderen Eigenschaften und deren Synthesewege aus

Basischemikalien z.B.:

  • SAN:
    Styrol- Acrylnitril- Coplymerisate

  • Cyclodextrine
  • Superabsorber

verknüpfen Reaktionen zu Reaktionsfolgen und Reaktionswegen zur gezielten Herstellung eines erwünschten Produktes (UF2, UF4).

verwenden geeignete graphische Darstellungen bei der Erläuterung von Reaktionswegen und Reaktionsfolgen (K1, K3).

demonstrieren an ausgewählten Beispielen mit geeigneten Schemata den Aufbau und die Funktion „maßgeschneiderter“ Moleküle (K3).

Recherche:
Syntheseweg zur Herstellung von SAN aus Basischemikalien.

Modifikation der Werkstoffeigenschaften von Polystyrol durch Copolymerisation mit Acrylnitril.

Flussdiagramme zur Veranschaulichung von Reaktionswegen

Arbeitsteilige Projektarbeit zu weiteren ausgewählten Kunststoffen, z.B.: Superabsorber, Cyclodextrine.

S-Präsentationen z.B. in Form von Postern mit Museumsgang.

Als Beispiel für maßgeschneiderte Kunststoffe eignen sich Copolymerisate des Polystyrols, z.B. SAN.

Die Schülergruppen informieren sich über die Synthesewege, die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen und die Verwendung weiterer Kunststoffe und präsentieren ihre Ergebnisse.

Zur arbeitsteiligen Gruppenarbeit können auch kleine S-Experimente durchgeführt werden.

Kunststoffmüll ist wertvoll:

Kunststoffverwertung

  • stoffliche Verwertung
  • rohstoffliche V.
  • energetische V.

Ökonomische und ökologische Aspekte zum Einsatz von Einweggeschirr aus Polymilchsäure, Polystyrol oder Belland-Material.

erläutern und bewerten den Einsatz von Erdöl und nachwachsenden Rohstoffen für die Herstellung von Produkten des Alltags und der Technik (B3).

diskutieren Wege zur Herstellung ausgewählter Alltagsprodukte (u.a. Kunststoffe) bzw. industrieller Zwischenprodukte aus ökonomischer und ökologischer Perspektive (B1, B2, B3).

beurteilen Nutzen und Risiken ausgewählter Produkte der organischen Chemie unter vorgegebenen Fragestellungen (B4).

Schüler-Experiment:

Herstellung von Stärkefolien

Podiumsdiskussion: z.B. zum Thema „Einsatz von Plastikgeschirr Einweggeschirr auf öffentlichen Veranstaltungen!“

Fächerübergreifender Aspekt:
Plastikmüll verschmutzt die Meere (Biologie: Ökologie).

Einsatz von Filmen zur Visualisierung der Verwertungsprozesse.

Diagnose von Schülerkonzepten:

· Schriftliche Überprüfung zum Eingang, Präsentationen

Leistungsbewertung:

· Präsentationen (Referate, Poster, Podiumsdiskussion), schriftliche Übung, Anteil an Gruppenarbeiten

Beispielhafte Hinweise zu weiterführenden Informationen:

Allgemeine Informationen und Schulexperimente:http://www.seilnacht.com

www.chemieunterricht.de/dc2/plaste/

Experimentiervorschrift zum Einbetten von kleinen Gegenständen in Polystyrol:

http://www.educ.ethz.ch/unt/um/che/boc/polystyrol/index

Internetauftritt des Verbands der Kunststofferzeuger mit umfangreichem Material für Schulen. Neben Filmen und Animationen finden sich auch Unterrichtseinheiten zum Download:

http://www.plasticseurope.de/Document/animation-vom-rohol-zum-kunststoff.aspx

Informationen zur Herstellung von PET-Flaschen:

http://www.forum-pet.de

Umfangreiche Umterrichtsreihe zum Thema Kunststoffe mit Materialien zum Belland-Material:

http://www.chik.die-sinis.de/Unterrichtsreihen_12/B__Organik/Belland.pdf

Film zum Kunststoffrecycling und Informationen zum grünen Punkt:

http://www.gruener-punkt.de/corporate/presse/videothek.html

Zum Seitenanfang

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