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Die Themen der Oberstufe

Jahrgangsstufe 10 (Einführungsphase)

 

Vom Alkohol zum Aromastoff

 

Aromastoffe werden seit Jahrhunderten aus Naturprodukten gewonnen. In den letzten Jahrzehnten war es aber nötig mehr und mehr Stoffe künstlich herzustellen um den gestiegenen Bedarf zu decken und die Preise zu senken.

Was bedeuten die Begriffe natürlich, naturidentisch und künstlich? Welche Stoffe eignen sich überhaupt als Aromastoff und wie werden sie hergestellt?

Wir werden experimentell natürliche und künstliche Aromastoffe herstellen. Dabei erfahren wir viel über die wichtigsten Stoffgruppen der Organischen Chemie, z.B. über die Alkohole. Auf der Teilchenebene befassen wir uns vor allem mit der Frage, wie die Struktur eines Stoffes seine Eigenschaften bestimmt.

 

 

Ein technischer Prozess

 

Hier befassen wir uns mit der Ammoniaksynthese. Die Bedeutung der Ammoniaksynthese aus den Elementen Stickstoff und Wasserstoff kann gar nicht überschätzt werden. Noch heute gehen 80% der Produktion in die Düngemittelherstellung und stellen somit die Ernährung der rasant wachsenden Weltbevölkerung sicher. Außerdem kann anhand der Ammoniaksynthese die Steuerung einer chemischen Reaktion über den Druck, die Temperatur oder Katalysatoren gut beleuchtet werden. Dabei kann der Weg von der Laborsynthese zur Großproduktion gezeigt werden. Experimentell untersuchen wir vor allem Reaktionsgeschwindigkeiten.

Untrennbar verbunden mit der Ammoniaksynthese ist der Name Fritz Haber. Die zwei Seiten des genialen Chemikers werden wir recherchieren und diskutieren.

 

 

Stoffkreisläufe

 

Am Beispiel des Stickstoff- und des Kohlenstoffkreislaufs wird gezeigt wie genial die Stoffumwandlungen in der Natur organisiert sind. Durch Eingriffe des Menschen sind die Abläufe und Gleichgewichte inzwischen jedoch empfindlich, vielleicht sogar irreparabel, gestört. Begriffe wie Treibhauseffekt und Klimakiller sind allgegenwärtig. Eine Auseinandersetzung mit den anthropogenen Eingriffen und deren Folgen ist also selbstverständlich.

Experimentell werden wir vor allem den Harnstoffabbau im Boden und zusätzlich zum Beispiel die Folgen des Sauren Regens auf den Metallionentransport untersuchen.

 

 

 

Stufe 11 (Qualifikationsphase I)

 

Vom Erdöl zu Anwendungsprodukten

 

Sie sind aus keinem Lebensbereich mehr wegzudenken, allgegenwärtig, fast universell einsetzbar und doch vorurteilsbeladen: Kunststoffe

An ausgewählten Reaktionen vollziehen wir den Weg vom Erdöl zum Plexiglas nach. Dabei lernen wir Reaktionstypen und ihre Mechanismen kennen. Weitere Kunststoffe stellen wir aus Zitronensäure oder Rizinusöl her. Außerdem produzieren wir Polystyrol, Nylon und Polyurethanschaum.

Natürlich befassen wir uns auch mit den Problemen (Stichworte: Weichmacher und Entsorgung) und möglichen Alternativen.

 

 

Analytische Verfahren zur Konzentrationsbestimmung

 

Woher weiß man eigentlich wie viel von einem Stoff da drin ist? Wir lernen Methoden kennen um quantitative Analysen durch zu führen. Dabei befassen wir uns besonders mit Lebensmitteln. Ist Cola eigentlich wirklich nur süß? Wie viel Säure ist im Wein? Wie viel Kalk steckt in der Eierschale?

Im theoretischen Teil befassen wir uns besonders mit einer Vertiefung der Säure-Base-Theorie und klären endlich mal wie es zu der merkwürdigen pH-Skala kommt.

 

 

Gewinnung, Speicherung und Nutzung elektrischer Energie

 

Die historische Entwicklung vom Zucken eines Froschschenkels bis zur ersten Batterie und von dort zur mobilen Energiequelle in einer mobilen Welt wird nachvollzogen (Handy, Elektroauto). Viele Experimente sind hier möglich, aber auch ein Ausblick in die Zukunft besonders unter umweltrelevanten Aspekten ist geplant.

 

 

 

Stufe 12 (Qualifikationsphase II)

 

Chemische Forschung – Erkenntnisse, Entwicklungen und Produkte

 

Fest vorgegeben ist hier ein Thema: Farbstoffe

Je nach Interessenlage kann es noch ergänzt werden um Einblicke in die Bereiche Pharmazie, Polymerchemie, Biochemie, Komplexchemie oder anderes.

 

Die Welt ist bunt. Licht und Farbe beeinflussen in erheblichem Maße unser Wohlbefinden. Doch wie hängen Licht und Farbe zusammen und welche Wirkung haben Farben auf uns? Der Begriff Farbstoff wird definiert und die Möglichkeiten zur Synthese und zum Einsatz werden geprobt. Dabei geht es nicht nur um Textil-, sondern auch um Lebensmittelfarbstoffe. Mögliche gesundheitliche Risiken beim Gebrauch werden thematisiert.

In der Theorie behandeln wir besonders das aromatische System mit seinen ungewöhnlichen Bindungsverhältnissen.

 

Ein weiterer Schwerpunkt ist in dieser Jahrgangsstufe natürlich die Wiederholung bestimmter Themen zur Vorbereitung auf das Abitur.