Lehrmaterial: Eingliederung in den Lehrplan der weiterführenden Schule

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Der Bildungsauftrag für die weiterführenden Schulen wird wie folgt definiert:

„Moderner naturwissenschaftlicher Unterricht ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, ihr Erfahrungswissen durch Fachwissen zu erweitern und damit ihre Welt zu erschließen, zu verstehen, zu bewerten und zu gestalten.“  ( a.a.O. S. 5)

Und für den hier maßgeblichen Bereich der Chemie heißt es:

„Der Beitrag der Chemie liegt in der Auseinandersetzung mit der stofflichen Welt und deren Veränderungen. Dies kann unter verschiedenen Aspekten geschehen: Gewinnung von Stoffen, ihre zielgerichtete Verwendung, ihre Untersuchung, die Synthese und der verantwortungsvolle Umgang mit ihnen.“ (a.a.O. S. 6)


Themenfeld 4: Vom Erz zum Metall

Metalle sind im Alltag der Schülerinnen und Schüler unverzichtbar und ganze Epochen wurden nach ihnen benannt. Bereits vor mehreren Jahrtausenden begannen Menschen mit der Metallgewinnung.
Metalle sind meist, wie viele der heute genutzten Stoffe, nicht durch einfache Isolierung über physikalische Trennverfahren zugänglich. Sie müssen durch chemische Reaktionen aus ihrem natürlichen Vorkommen in Erzen gewonnen werden.
Die Deckung des gesellschaftlichen Bedarfs an Metallen erfordert es, Fragen der Nachhaltigkeit im Rahmen einer ganzheitlichen Stoffbetrachtung (z. B. Rohstoffrückgewinnung bei elektronischen Geräten) zu berücksichtigen.

Auf der Stoffebene stehen Metalle und ihre Gewinnung aus Erzen im Zentrum. Auf der Teilchenebene wird die Metallbindung eingeführt.

Kompetenzen:
Schülerinnen und Schüler
- führen Experimente zur Gewinnung von Metallen und zu ihren Eigenschaften durch und protokollieren diese,
- beschreiben die Metallgewinnung mit Hilfe von Reaktionsgleichungen.

Beitrag zur Entwicklung der Basiskonzepte:
Auf der Stoffebene:
Metalle sind durch ihre Eigenschaften charakterisiert, die die Verwendung bestimmen.
Die elektrische Leitfähigkeit von Metallen wird mit dem Metallgitter und seinen beweglichen Elektronen gedeutet.(SEF)
Die Gewinnung eines Metalls wird mit einer Reaktionsgleichung beschrieben.
Bildung und Zerlegung eines Metalloxids sind prinzipiell umkehrbar. (CR)

Auf der Teilchenebene:
Stoffumwandlungen werden modellhaft auf Veränderungen von Teilchen und ihrer Bindungen zurückgeführt. (CR)
Metalle bestehen aus einem Gitter von Metallatomen, deren Elektronen zum Teil über die jeweilige Atomhülle hinaus beweglich sind. (TMS)

Fachbegriffe:
elektrische und thermische Leitfähigkeit
Dichte
Erz
Metall, Metalloxid
Metallbindung
Metallgitter

Erschließung des Themenfeldes durch Kontextorientierung:

Differenzierungsmöglichkeiten:
G: Vereinfachend kann die Stoffebene betont werden, indem Kenntnisse über verschiedene Gebrauchsmetalle im Mittelpunkt stehen. Es kann sinnvoll sein, zunächst Verbrennungen von Metallen an alltagsnahen Beispielen zu betrachten (Abbrennen einer Wunderkerze, Rostbildung) und danach auf die Gewinnung von Metallen aus Erzen einzugehen.

V: Die Untersuchung weiterer Metalle und deren Gewinnung erweitern die Stoffkenntnisse (z. B. Gewinnung von Aluminium aus Bauxit) oder vertiefen das Verständnis (Metall-sulfide). Auf der Teilchenebene ist eine Erstbegegnung mit dem Donator-Akzeptor-Prinzip möglich. (Elektronenübertragung). Reaktionsgleichungen führen leistungsstarke Schülerinnen und Schüler zu einfachen quantitativen Betrachtungen. Edle und unedle Metalle bieten Gelegenheit zur Betrachtung der Reaktionsfähigkeit.

Bezüge:
NaWi
TF 6 Leitfähigkeit
TF 7 Stoffeigenschaften

Biologie
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Chemie
TF 1 Atom, Element, Verbindung, PSE, chemische Reaktion
TF 2 Atomhülle, Elektron
TF 3 Verbrennungsreaktion, Energiewandlung, Reaktionsgleichung
TF 8 Ausbeute bei chemischen Reaktionen

Physik
TF 9 elektrischer Widerstand