Die Schü­ler/-in­nen kön­nen Lei­ter und Nicht­lei­ter bei Fest­stof­fen und Flüs­sig­kei­ten un­ter­schei­den. Die Exis­tenz frei­er La­dungs­trä­ger in ei­nem Stoff er­ken­nen sie als Ur­sa­che der elek­tri­schen Leit­fä­hig­keit. Sie ken­nen das Elek­tro­nen­gas­mo­dell zur Be­schrei­bung der elek­tri­schen Leit­fä­hig­keit von Me­tal­len. Au­ßer­dem ver­ste­hen sie, wie Was­ser durch ge­lös­te Sal­ze leit­fä­hig wird. Am Bei­spiel ei­ner Koch­salz­lö­sung kön­nen sie die elek­tri­sche Leit­fä­hig­keit der Lö­sung ex­pe­ri­men­tell nach­wei­sen. Sie kön­nen die Dis­so­zia­ti­on der Koch­salz­kris­tal­le in Na­tri­um-Kat­io­nen und Chlo­rid-An­io­nen er­klä­ren. Au­ßer­dem kön­nen sie ei­nen Ver­such zur Io­nen­wan­de­rung mit ver­dünn­ter Salz­säu­re und ver­dünn­ter Na­tron­lau­ge durch­füh­ren und die Be­we­gungs­rich­tung der Io­nen vor­her­sa­gen.

Die Schü­ler/-in­nen ken­nen die wich­ti­gen fos­si­len Roh­stof­fe so­wie de­ren Ent­ste­hung und Ver­wen­dung. Sie ha­ben ge­se­hen, dass es sich bei Erd­öl um ein Stoff­ge­misch han­delt und wie es mit Hil­fe der frak­tio­nier­ten De­stil­la­ti­on ver­ar­bei­tet wird und wel­che Pro­duk­te da­bei ge­won­nen wer­den. Durch den Be­zug zum All­tag kön­nen sie den Zu­sam­men­hang zwi­schen Roh­stoff­prei­sen und den Prei­sen für Ge­gen­stän­de oder Le­bens­mit­tel aus dem All­tag her­stel­len. Am Haupt­be­stand­teil des Erd­ga­ses – dem Me­than – wird an­schau­lich ge­zeigt, wie die­ses auch durch Stoff­wech­sel­pro­zes­se ent­ste­hen kann. Die Schü­ler/-in­nen ha­ben er­kannt, dass die­se Pro­zes­se ge­nutzt wer­den kön­nen, um bio­lo­gi­sche Ab­fäl­le zu Bio­gas um­zu­wan­deln. Über das Me­than ha­ben die Schü­ler den Be­zug zu den Koh­len­was­ser­stof­fen so­wie der or­ga­ni­schen Che­mie ge­knüpft und ken­nen­ge­lernt, was sich mit der Sum­men- oder Struk­tur­for­mel über ein be­stimm­tes Mo­le­kül dar­stel­len lässt.

Die Schü­ler/-in­nen sind ver­traut mit den Koh­len­was­ser­stof­fen und ins­be­son­de­re mit der Stoff­klas­se der Al­ka­ne. Sie ha­ben ge­lernt, dass Al­ka­ne zu den grund­le­gends­ten Koh­len­was­ser­stof­fen ge­hö­ren und ver­ste­hen den Be­griff der ho­mo­lo­gen Rei­he. Mit dem Fo­kus auf die An­zahl der Koh­len­stoff­ato­me konn­ten sie ein Ver­ständ­nis für die Van-der-Waals-Kräf­te ent­wi­ckeln und de­ren Aus­wir­kun­gen auf Ei­gen­schaf­ten wie Schmelz- und Sie­de­tem­pe­ra­tur, Vis­ko­si­tät so­wie Ag­gre­gat­zu­stand. Die Schü­ler/-in­nen konn­ten iden­ti­fi­zie­ren, wel­che Stof­fe bei der Ver­bren­nung von Al­ka­nen ent­ste­hen und wis­sen, wie man die­se nach­wei­sen kann. Sie kön­nen nun an­hand von Iso­me­rie er­klä­ren, wie aus der­sel­ben An­zahl an Ato­men ver­schie­de­ne Mo­le­kü­le mit un­ter­schied­li­chen Ei­gen­schaf­ten ent­ste­hen kön­nen. Durch die Ver­bin­dung zur All­tags­welt, bei­spiels­wei­se am Bei­spiel von Ben­zin, ha­ben sie er­kannt, wel­che wich­ti­ge Rol­le Al­ka­ne und ihre Iso­me­re dort spie­len.

Die Schü­ler/-in­nen sind ver­traut mit den un­ge­sät­tig­ten Koh­len­was­ser­stof­fen und der Stoff­klas­se der Al­ke­ne und Al­ki­ne. Sie ha­ben ge­lernt, dass Al­ke­ne und Al­ki­ne eben­falls wie die Al­ka­ne eine ho­mo­lo­ge Rei­he bil­den und wie sich in­ner­halb die­ser Stoff­ei­gen­schaf­ten wie Sie­de- und Schmelz­tem­pe­ra­tur oder Ag­gre­gat­zu­stand än­dern. Die Schü­ler/-in­nen ken­nen den Un­ter­schied zwi­schen ge­sät­tig­ten und un­ge­sät­tig­ten Koh­len­was­ser­stof­fen und wis­sen, wie sie sich nach­wei­sen las­sen. Sie ha­ben ge­lernt, dass che­mi­sche Mo­le­kü­le un­ter­schied­li­che Na­men ha­ben kön­nen und wis­sen nun Al­ke­ne und Al­ki­ne sys­te­ma­tisch zu be­zeich­nen. Durch Be­schäf­ti­gung mit der Rei­fung von Obst, der Pro­duk­ti­on von Kunst­stof­fen oder der Ver­ar­bei­tung von Me­tall ist ih­nen be­wusst, wel­che wich­ti­ge Rol­le in der All­tags­welt Al­ke­ne und Al­ki­ne spie­len.

Schü­ler/-in­nen ken­nen die Ge­fah­ren im Che­mie­un­ter­richt so­wie den di­rek­ten Be­zug zu ih­rem All­tag. Sie ha­ben ge­lernt, wo­durch Ge­fah­ren ent­ste­hen, wie man die­se ver­mei­det und im Ge­fah­ren­fall kor­rekt han­delt. Sie sind nun in der Lage, si­cher im Che­mie­raum zu ar­bei­ten und sind über Ge­fahr­stof­fe und Ge­rä­te so­wie den kor­rek­ten Um­gang mit die­sen in­for­miert. Das ver­mit­tel­te Wis­sen hilft ih­nen, um auch im All­tag sinn­vol­le Ent­schei­dun­gen in Be­zug auf Ge­fahr­stof­fe im Haus­halt und de­ren Um­gang tref­fen zu kön­nen. Die Schü­ler/-in­nen ha­ben er­kannt, dass die in die­sem Zu­sam­men­hang be­spro­che­nen Stof­fe, Maß­nah­men und Ver­hal­tens­wei­sen teil­wei­se be­reits aus dem All­tag be­kannt sind und für sie eine ent­schei­den­de Rol­le spie­len.

Die Schü­ler/-in­nen ler­nen an­hand der All­tags­che­mi­ka­lie Koch­salz die Ei­gen­schaf­ten so­wie den grund­le­gen­den Auf­bau von Sal­zen ken­nen und er­hal­ten so eine Ein­füh­rung in die­se neue Stoff­grup­pe. Die Schü­ler/-in­nen wis­sen, was Io­nen sind, und ler­nen die Io­nen­bin­dung ken­nen. In der Fol­ge ler­nen sie die NaCl-Kris­tall­struk­tur als Bei­spiel für eine re­gel­mä­ßi­ge An­ord­nung ei­nes Io­nen­git­ters im Kris­tall ken­nen. Dar­über hin­aus kön­nen sie cha­rak­te­ris­ti­sche Ei­gen­schaf­ten von Sal­zen wie Leit­fä­hig­keit, Sprö­dig­keit und hohe Schmelz­tem­pe­ra­tu­ren be­nen­nen und mit­hil­fe des che­mi­schen Auf­baus der Io­nen­ver­bin­dun­gen er­klä­ren.

Die Schü­ler/-in­nen ler­nen die Bil­dung von Io­nen und die Ent­ste­hung von Na­tri­um­chlo­rid mit­tels ei­nes ein­fa­chen Atom­mo­dells ken­nen, das im Lau­fe der Stun­de zum Scha­len­mo­dell er­wei­tert wird. Da­bei wer­den die Prin­zi­pi­en der Elek­tro­nen­über­tra­gung un­ter­sucht und die Be­grif­fe Va­lenz­scha­le und Va­lenz­elek­tro­nen ein­ge­führt. Die Bil­dung mehr­wer­ti­ger Io­nen wird da­durch er­läu­tert. Die Schü­ler/-in­nen ler­nen im Ex­pe­ri­ment die che­mi­sche Syn­the­se von Na­tri­um­chlo­rid und Ma­gne­si­um­i­odid so­wie Ge­win­nung von Sal­zen aus Lö­sung ken­nen.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen in die­ser Stun­de die Be­deu­tung von Sal­zen für un­se­re Ge­sund­heit und die Um­welt ken­nen. Sie be­ob­ach­ten die was­ser­ent­zie­hen­de Wir­kung von Koch­salz in ei­nem Ex­pe­ri­ment und zie­hen dar­aus Schlüs­se hin­sicht­lich ne­ga­ti­ver Aus­wir­kun­gen von Sal­zen auf un­se­re Er­näh­rung und die Na­tur. Dar­über hin­aus ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler die Ge­frier­punkt­s­er­nied­ri­gung ken­nen und kön­nen die­ses Phä­no­men mit­hil­fe ei­nes ein­fa­chen Teil­chen­mo­dells er­klä­ren. Au­ßer­dem er­fah­ren sie ei­ni­ges über die Ver­wen­dung von Sal­zen in Le­bens­mit­teln so­wie in der Land­wirt­schaft. Am Bei­spiel des Ni­trats wird auch hier die Wich­tig­keit ei­ner ver­ant­wor­tungs­vol­len Aus­brin­gung in die Um­welt ver­deut­licht.

Die Schü­ler/in­nen ken­nen die Stof­fe und Stoff­ei­gen­schaf­ten so­wie die stoff­li­che Be­schaf­fen­heit von Ge­gen­stän­den aus ih­rem All­tag. Sie ler­nen, dass Stoff­ei­gen­schaf­ten ih­nen die Klas­si­fi­zie­rung und Iden­ti­fi­zie­rung von zu­vor un­be­kann­ten Stof­fen mit Hil­fe der ge­lern­ten Un­ter­su­chun­gen er­mög­li­chen. Das ver­mit­tel­te Wis­sen über Ein­satz­be­rei­che, An­wen­dun­gen und mög­li­che Ge­fah­ren ver­schie­de­ner Stof­fe hilft ih­nen, um auch im All­tag sinn­vol­le Ent­schei­dun­gen zur Ver­wen­dung be­stimm­ter Ma­te­ria­li­en tref­fen zu kön­nen. Die Schü­ler/-in­nen ha­ben er­kannt, dass die in die­sem Zu­sam­men­hang be­spro­che­nen Phä­no­me­ne größ­ten­teils be­reits auch aus dem All­tag be­kannt sind und auch in groß­tech­ni­schen Pro­zes­sen der Che­mie eine ent­schei­den­de Rol­le spie­len.

Die Schü­ler/in­nen ken­nen die Ag­gre­gat­zu­stän­de so­wie die Um­wand­lun­gen in­ein­an­der und kön­nen den Be­zug zum All­tag her­stel­len. Sie ha­ben ge­lernt, wel­che Ag­gre­gat­zu­stän­de es gibt und wel­che Ei­gen­schaf­ten die­se mit sich brin­gen. Zu­sam­men­hän­ge wer­den auf Grund­la­ge ei­nes ge­eig­ne­ten Mo­dells - dem Teil­chen­mo­dell - nach­voll­zieh­bar er­läu­tert. An­hand der ein­zel­nen Ag­gre­gat­zu­stän­de und de­ren Än­de­run­gen wer­den Be­zü­ge zwi­schen der Stoff- und Teil­chen­ebe­ne ver­an­schau­licht.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ler­nen in die­ser Stun­de die Ent­wick­lung der Atom­bau-Mo­del­le. An­ge­fan­gen bei De­mo­krits Teil­chen­mo­dell wird die Ge­win­nung neu­er Er­kennt­nis­se durch Ex­pe­ri­men­te und die dar­aus re­sul­tie­ren­de An­pas­sung der Mo­del­le er­läu­tert. So ge­lan­gen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in die­ser Stun­de über Dal­tons Teil­chen­mo­dell und Thom­sons Ro­si­nen­ku­chen­mo­dell schließ­lich durch Ru­ther­fords Be­ob­ach­tun­gen in sei­nem be­rühm­ten Streu­ver­such zum Kern-Hül­le-Mo­dell. Dar­über hin­aus setzt sich die Stun­de auch mit der Funk­ti­on von Mo­del­len aus­ein­an­der und er­läu­tert, wie sich die­se ent­wi­ckeln und da­bei hel­fen, kom­ple­xe Phä­no­me­ne dar­zu­stel­len und an­schau­lich zu er­klä­ren.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schäf­ti­gen sich in die­ser Stun­de mit dem Atom­bau und ler­nen da­bei das Scha­len­mo­dell ken­nen. Ein­ge­führt wird die­ses neue Mo­dell durch ei­nen Ver­such zur Flam­men­fär­bung. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ver­ste­hen, wes­halb das Kern-Hül­le-Mo­dell an der Dar­stel­lung der Be­ob­ach­tun­gen schei­tert, und ge­lan­gen auf der Su­che nach ei­ner Er­klä­rung des Ver­suchs-Phä­no­mens zu ei­nem neu­en Atom­mo­dell – dem Scha­len­mo­dell. Der Auf­bau des Atoms im Scha­len­mo­dell wird er­läu­tert und mit Bei­spie­len ver­tieft. Dar­über hin­aus wer­den die Be­grif­fe Va­lenz­scha­le so­wie Va­lenz­elek­tro­nen ein­ge­führt. Zu­letzt wird ein Blick auf das En­er­gie­stu­fen­mo­dell ge­wor­fen und her­aus­ge­stellt, wel­che Re­le­vanz die­se Mo­del­le für das Ver­ste­hen von che­mi­scher Re­ak­ti­vi­tät be­sit­zen.

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schäf­ti­gen sich in die­ser Stun­de mit der Ord­nung von che­mi­schen Ele­men­ten. Da­bei wer­den wich­ti­ge Mei­len­stei­ne auf dem Weg zum mo­der­nen Pe­ri­oden­sys­tem wie die Ent­de­ckung zu­vor un­be­kann­ter Ele­men­te, die De­fi­ni­ti­on des Ele­ment­be­griffs so­wie die Ein­füh­rung der Sym­bol­schreib­wei­se be­han­delt. Da­nach ler­nen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler, wie Di­mi­trij Men­de­le­jew die Ele­men­te schließ­lich ord­ne­te. Im Fol­gen­den wer­den der Auf­bau so­wie die Ord­nungs­prin­zi­pi­en des Pe­ri­oden­sys­tems der Ele­men­te vor­ge­stellt.

Die Schü­ler/-in­nen und Schü­ler set­zen sich mit der Welt der Ato­me aus­ein­an­der. Da­bei ler­nen sie die Di­men­sio­nen ken­nen, in de­nen sich die Grö­ße und Mas­se die­ser kleins­ten Teil­chen be­we­gen. Die Ein­hei­ten der Atom­mas­se so­wie die der mo­la­ren Mas­se wer­den be­spro­chen und mit dem Pe­ri­oden­sys­tem ver­knüpft. Mit­hil­fe der Kennt­nis­se vom Auf­bau der Ato­me und un­ter Ver­wen­dung des Pe­ri­oden­sys­tems der Ele­men­te er­ler­nen die Schü­ler/-in­nen Ele­ment-Steck­brie­fe zu er­stel­len und lö­sen da­mit ein Rät­sel, in dem nach ei­nem be­stimm­ten Ele­ment ge­sucht wird.

Die Schü­ler/-in­nen ler­nen in die­ser Stun­de drei Haupt­grup­pen des Pe­ri­oden­sys­tems ken­nen: Die Al­ka­li­me­tal­le, die Ha­lo­ge­ne und die Edel­ga­se. Sie be­schäf­ti­gen sich da­bei mit den cha­rak­te­ris­ti­schen Ei­gen­schaf­ten der Ele­men­te und er­fah­ren et­was über ihre An­wen­dungs­be­rei­che. Die ähn­li­chen Ei­gen­schaf­ten der Ele­men­te in­ner­halb der je­wei­li­gen Haupt­grup­pe ler­nen die Schü­ler/-in­nen mit dem Scha­len­mo­dell zu er­klä­ren. Sie grei­fen da­für auf die Edel­gas­kon­fi­gu­ra­ti­on zu­rück, die von den Ele­men­ten an­ge­strebt wird. Da­bei wird klar, dass das che­mi­sche Ver­hal­ten der Ele­men­te maß­geb­lich durch die Va­lenz­elek­tro­nen be­stimmt wird.

Die Schü­ler/-in­nen und Schü­ler ler­nen meh­re­re Ele­men­te des Pe­ri­oden­sys­tems ken­nen. Zu­nächst be­schäf­ti­gen sie sich mit den Erd­al­ka­li­me­tall, de­ren Re­ak­ti­vi­tät und An­wen­dungs­fel­dern. Im An­schluss sto­ßen die Schü­ler/-in­nen auf Alu­mi­ni­um als ei­nem Ver­tre­ter der drit­ten Haupt­grup­pe, be­vor auch die vier­te Haupt­grup­pe be­trach­tet wird. Die Schü­ler/-in­nen ler­nen mit Dia­mant und Gra­phit zwei ver­schie­de­ne Mo­di­fi­ka­tio­nen des Koh­len­stoffs ken­nen und kön­nen ihre dif­fe­rie­ren­den Ei­gen­schaf­ten durch die un­ter­schied­li­che Ver­knüp­fung der Ato­me er­klä­ren. Zu­letzt wird mit dem Si­li­zi­um auch ein Halb­me­tall vor­ge­stellt und sei­ne Be­deu­tung in der Tech­no­lo­gie be­spro­chen.

Die Schü­ler/-in­nen ler­nen in die­ser Stun­de Iso­to­pe ken­nen. Sie kön­nen er­klä­ren, wo­durch sich die­se aus­zeich­nen und wel­chen Ein­fluss sie auf die Mas­sen­zahl ei­nes Ele­ments im Pe­ri­oden­sys­tem ha­ben. Dar­über hin­aus ler­nen die Schü­ler-/in­nen An­wen­dungs­bei­spie­le für die Iso­to­pen­un­ter­su­chung ken­nen. Sie ver­ste­hen, wie es zu re­gio­na­len Un­ter­schie­den der Iso­to­pen­ver­tei­lung kommt und wie die­se bei Le­bens­mit­tel­kon­trol­len hel­fen. Da­ne­ben set­zen sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler auch mit in­sta­bi­len Iso­to­pen aus­ein­an­der und kön­nen er­klä­ren, wie mit­hil­fe der Ra­dio­kar­bon­me­tho­de das Al­ter ar­chäo­lo­gi­scher Fun­de da­tiert wer­den kann.