Oberstufen-Chemiebuch Kontextorientiert

Beim kontextorientierten Ansatz, wie er in diesem Oberstufe Chemie Buch der Fall ist, wird nicht nach der fachlichen Systematik vorgangen, sondern anhand eines möglichst interessanten und alltäglichen Themas die Chemie betrachtet, die dabei eine Rolle spielt.

Kapitel 1 - Wie alles entstand

Schüler, die das Fach Chemie in der Mittelstufe "überstanden" haben, wissen eigentlich schon, was um sie herum ist. Da sind nichts Anderes als Atome, verschiedene mit anderen verbunden, das Periodensystem listet sie alle auf und das immer neue, künstliche Elemente erzeugt werden scheint inzwischen auch eine Selbstverständlichkeit zu sein.

Aber woher kommen den die Elemente, die nicht künstlich sondern natürlich entstanden sind? Und woher wissen wir das? Das wollen wir nun erst einmal klären. In diesem Kapitel werden die Grundlagen aus der Mittelstufe in einem neuen Zusammenhang noch einmal aufgegriffen und um ein einige passende Themen erweitert.

• Wie ist das alles um uns herum entstanden?
  • Kernreaktionen - Sonderfall Radioaktivität
• Der Griff nach den Sternen - chemisch betrachtet!
• Moleküle - Die Entstehung des Lebens
• Analyse der Umwelt

Kapitel 2 - Alte und neue Treibstoffe

Es ist die chemische Industrie, die die Produkte liefert, die wir im Alltag benötigten - natürlich neben den Lebensmitteln, die die Agrarwirtschaft produziert.

Mit der Produktion von Treibstoffen wird dabei das Bedürfnis nach Mobilität gestillt. Zunehmend spielt aber der Umweltaspekt eine Rolle und so sucht man nach Alternativen. Die müssen aber praktikabel sein, denn auf der Autobahn mehrere Stunden warten, bis die Batterie meines Elektroautos vollgetankt ist, wird mich sicher nicht davon überzeugen, ein teureres Elektroauto zu kaufen. Und so sucht man nach alternativen Treibstoffen, die bequem nutzbar sind.

Wir werden aber auch noch einmal einen Blick auf aktuelle Treibstoffe und die dazu passenden Motoren werfen und beleuchten welche Umweltprobleme damit bestehen.

• Wo kommt die Energie bei den chemischen Reaktionen her?
• Erdöl - immer noch der wichtigste Energieträger
• Die zwei bewährten Motoren-Typen im Vergleich
• Aktuelle Forschung zu neuen Treibstoffen

Kapitel 3 - Mineralien als Quelle für wichtige Chemische Produkte

Damit die chemische Industrie etwas produzieren kann benötigt sie Rohstoffe. Neben dem Erdöl sind das vor allem Mineralien, auch Erze genannt. Im Mittelpunkt werden deshalb auch die Halogene stehen, deren Name sich vom lateinischen Begriff für "Salzbildner" herleiten. Wir betrachten dabei einige wichtige Konzepte zur Gewinnung der Elemente und ihrer Verbindungen.

• /Mineralien auf und in der Erde - Versteckte Rohstoffe
• Gewinnung von Brom am Toten Meer
• Halogenalkane - ihre Bedeutung und Probleme
• Industriell wichtige Chlorverbindungen
• Anwendungsbeispiele zum Thema Halogene und Redoxreaktionen

Alternative Herangehensweise: Projektarbeit zum Thema Halogene

Kapitel 4 - Die Atmosphäre, die Schutzhülle der Erde

• Die Entwicklung der Atmosphäre auf der Erde
• Die Sonne, sie bringt Leben und kann es zerstören
• Die Ozonschicht, ihre Bedeutung und Zerstörung

Kapitel 5 - Moderne Materialien

Einfach nur nehmen was da ist ... das hat der Mensch so gut wie nie gemacht. Schon immer gibt es Bemühungen, das vorhandene natürliche Material zu verbessern. Sei es durch einfache äußere Bearbeitung und Anpassung der Form. Aber auch ein Bearbeitung durch Hitze, das einfache Stehenlassen an der Luft oder Behandlung mit anderen Naturstoffen kann bewirken, dass aus vorher weichen Materialien feste werden, die man noch für sich formen und anpassen kann. Viele Herstellungsverfahren sind das Produkt von Zufällen. Was dahinter steckt wollen wir uns genauer anschauen. Von den ersten zufällig erzeugten Kunststoffen bis hin zu Produkten, die gezielt mit bestimmten Eigenschaften erzeugt werden.

• Wie alles anfing - ein Rückblick auf die Entwicklung der Kunststoffe
• Grundlagen der Polymer-Chemie
• Alltags-Kunststoffe - Kohlenstoff-Ketten in viele Variationen
• Spezielle Kunststoffe mit Eigenschaften nach Wunsch

Kapitel 6 - Geboren 1897 und doch mit Apollo 11 auf dem Mond

Was könnte das sein? Klar, dass kann kein Mensch sein! Mit diesem Slogan feierte die Firma Bayer ihr erfolgreichstes Medikament, dass schon seit 1977 durch die WHO in die "Liste der unentbehrlichen Arzneimittel" aufgenommen wurde - das Aspirin. Und auch heute ist es mit an Bord bei der ISS.

Anhand von Aspirin werden wireinige neue Aspekte der Organischen Chemie kennenlernen und die Themen jeweils vertiefen.

• Was ist Aspirin und was steckt alles an Chemie darin?
• Benzol und die Aromaten
• Ester

Kapitel 7 - Werkstoffe nach Wunsch

In Kapitel 5 hatten wir das Thema Kunststoffe schon angesprochen. Wir greifen es hier wieder auf, denn mit den neuen Konzepten, die im Kapitel 6 eingeführt wurden, lässt sich erklären, das die Entdeckung von neuen Kunststoffen kein Zufall mehr ist.

Inzwischen gibt es zahlreiche Kunststoffe, bei denen es sich nicht nur um Kohlenwasserstoffe handelt. Man hat inzwischen viele Möglichkeiten gefunden, wie man kleinere Moleküle zu großen zusammensetzt. Die Wahl der Möglichkeiten hat zugleich eine Auswirkung auf die grundlegendsten Eigenschaften. Und so kann man inzwischen Kunststoffe "neu" erfinden, die genau zu dem gewünschten Einsatzszenario passen - also Werkstoffe nach Wunsch!

• Kunststoffe mit vielfältiger Anwendung (Polyester)
• Kunststoff-Fasern der Natur nachempfunden - Nylon und Co. (Polyamide)
• Schaumig und flexibel (Polyurethan)
• Silikone - Kunststoffe zwischen Organik und Anorganik
• Bakelit und andere typische Duroplaste
• Weitere Ideen? OLED, Biologisch abbaubare Kunststoffe

Kapitel 8 - Stahl, das veredelte Eisen

Die Herstellung von Eisen wird schon in der Mittelstufe als ein wichtiges Thema der Chemie angesprochen. Was der Hochofen prouziert ist aber "nur" Roheiesen. Sein großes Potential kann Eisen aber erst entwickeln, wenn es verarbeitet und veredelt wird. Darum geht es in der Stahl-Herstellung.

Kapitel 9 - Elektrochemie - Strom speichern

Eines der Hauptforschungsziele aktuell in der Chemie, ist die Erfindung von neue leistungsfähigen Batterien, mit denen man Elektro-Autos betreiben kann. Damit man verstehen kann, was dahinter steckt, sollte man sich aber nicht nur auf moderne Batterie-Typen konzentrieren. Aber die Elektrochemie beschäftigt sich nicht nur mit Batterien!

• Wer erfand die erste Batterie?
• Einführung in die Grundlagen
• Verschiedene einfache Batterietypen
• Bleiakku
• Lithium-Ionen-Akku

Weitere Themen:

• Korrosion und Korrosionsschutz
• Besondere Leiter (Halbleiter, Graphen, Supraleiter, ...)

Kapitel 10 - Chemie der Lebensmittelbestandteile und deren Herstellung

Wir wollen uns nun etwas mehr mit den Hauptbestandteile der Lebensmittel beschäftigen, auch um aktuell stattfindende Diskussion darum, welcher Nährstoff wie gesund ist. Mit Justus von Liebig kam aus Deutschland einer der Chemiker, der dank der Erfindung des Düngers die Landwirtschaft groß gemacht hat.

• Überblick über die Nährstoffe
• Kohlenhydrate
  • Zucker in Lebsmitteln - was ist drin?
  • Zucker chemisch betrachtet
  • Zuckerersatz - gefährlich oder sinnvoller Ersatz?
• Eiweiße und Proteine
  • Bedeutung der DNA und Proteine im Körper
  • Die Aminosäuren als Grundbausteine der Proteine
• Fett
  • Aufbau von Fetten
  • Verarbeitung von Fetten
  • Bedeutung im Körper
• Bedeutung der Nährstoffe im Körper zusammen betrachtet
• Dünger in der Landwirtschaft

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