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Or­ga­ni­sche Che­mie

Vor­be­mer­kun­gen

 

Bil­dungs­plan­über­sicht

Schul­jahr Bil­dungs­plan­ein­hei­ten Zeit­rich­t-wert Ge­sam­t-stun­den
Schul­jahr 1 Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP) 30
1 Atom­bau und Pe­ri­oden­sys­tem
9
2 Che­mi­sche Bin­dung
20
3 Ge­sät­tig­te Koh­len­was­ser­stof­fe
13
4 Al­ke­ne und Al­ki­ne
16
5 Al­ko­ho­le und Ether
17 105
Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung 15
120
Schul­jahr 2 Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP) 20
6 Aro­ma­ti­sche Ver­bin­dun­gen
11
7 Ami­ne und Ami­no­säu­ren
10
8 Alde­hy­de und Ke­to­ne
7
9 Car­bon­säu­ren und De­ri­va­te
12
10* An­wen­dungs­ge­bie­te
10 70
Zeit für Leis­tungs­fest­stel­lung 10
80
*Von den Wahl­ge­bie­ten der BPE 10* ist ei­nes zu un­ter­rich­ten.

Schul­jahr 1

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

30

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Um­welt- und Kli­maas­pek­te (FCKW, Treib­haus­ga­se, Ozon)
Koh­len­stoff­mo­di­fi­ka­tio­nen
Bier­her­stel­lung
Pla­nung und Durch­füh­rung ei­ner Ex­kur­si­on
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung fä­cher­ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 1

Atom­bau und Pe­ri­oden­sys­tem

9

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Ato­men mit­hil­fe ge­eig­ne­ter Atom­mo­del­le. Sie in­ter­pre­tie­ren die Ei­gen­schaf­ten wich­ti­ger Ele­men­te im Pe­ri­oden­sys­tem der Ele­men­te auf­grund ih­rer Elek­tro­nen­struk­tur.

BPE 1.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern den Auf­bau der Ato­me mit un­ter­schied­li­chen Mo­del­len. Sie ge­ben hier­für ge­eig­ne­te Ex­pe­ri­men­te wie­der und in­ter­pre­tie­ren die Er­geb­nis­se.

Ele­men­tar­teil­chen

Atom­kern, Atom­hül­le

  • Ru­t­her­for­d-Ver­such

Mas­sen- und Kern­la­dungs­zahl, Iso­to­pe

Scha­len­mo­dell

  • Io­ni­sie­rungs­en­er­gie
Li­ni­en­spek­tren
Or­bi­tal­mo­dell, Käst­chen­schreib­wei­se

BPE 1.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ge­ben die Ei­gen­schaf­ten aus­ge­wähl­ter Ele­men­te wie­der, er­klä­ren und deu­ten die­se an­hand der Stel­lung im Pe­ri­oden­sys­tem der Ele­men­te und ih­rer Elek­tro­nen­kon­fi­gu­ra­ti­on.

Pe­ri­oden­sys­tem der Ele­men­te

  • Auf­bau

  • Haupt- und Ne­ben­grup­pen
Lant­ha­no­ide und Ac­tino­ide
Che­mi­sche Ähn­lich­keit
Al­ka­li‑, Erd­al­ka­li­me­tal­le, Ha­lo­ge­ne, Edel­ga­se
Elek­tro­nen­kon­fi­gu­ra­ti­on der Ele­men­te

  • Va­len­z­elek­tro­nen

  • Edel­gas­kon­fi­gu­ra­ti­on

Pe­ri­odi­sche Ei­gen­schaf­ten
me­tal­li­scher Cha­rak­ter
  • Io­ni­sie­rungs­en­er­gie

  • Elek­tro­nen­af­fi­ni­tät

  • Elek­tro­ne­ga­ti­vi­tät

  • Atom- und Io­nen­ra­di­en

BPE 2

Che­mi­sche Bin­dung

20

Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren das Zu­stan­de­kom­men der ver­schie­de­nen Ar­ten der che­mi­schen Bin­dung und ord­nen den ent­spre­chen­den Ver­bin­dun­gen die je­weils ty­pi­schen Ei­gen­schaf­ten zu.

BPE 2.1

Schü­le­rin­nen und Schü­ler nen­nen und er­läu­tern die ver­schie­de­nen Ar­ten der che­mi­schen Bin­dung.

Io­nen­bin­dung

Me­tall­bin­dung
Elek­tro­nen­gas­mo­dell
Un­po­la­re und po­la­re Elek­tro­nen­paar­bin­dung

  • Le­wis-Schreib­wei­se

  • räum­li­che Struk­tur (VSE­PR)

  • Bin­dungs­län­ge, Bin­dungs­win­kel, Bin­dungs­en­er­gie

  • Me­so­me­rie

  • Elek­tro­ne­ga­ti­vi­täts­dif­fe­renz
Di­pol­mo­ment

BPE 2.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­schei­den die zwi­schen Mo­le­kü­len auf­tre­ten­den Kräf­te und lei­ten dar­aus phy­si­ka­li­sche Stof­f­ei­gen­schaf­ten ab.

Van-der-Waal­s-Wech­sel­wir­kung
Edel­ga­se
vgl. BPE 3.2
Di­pol-Di­pol-Wech­sel­wir­kung
HCl
Was­ser­stoff­brü­cken
Was­ser
vgl. BPE 5.2

BPE 2.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler cha­rak­te­ri­sie­ren die in or­ga­ni­schen Ver­bin­dun­gen auf­tre­ten­den Koh­len­stof­f-Koh­len­stoff- und Koh­len­stof­f-Was­ser­stof­f-Bin­dun­gen.

  • Hy­bri­di­sie­rung am Koh­len­stof­f-A­tom
sp³-Hy­bri­di­sie­rung von Sau­er­stoff und Stick­stoff
  • Ethan, Ethen, Ethin

  • \(\sigma\)‑, \(\pi\)-Bindung

BPE 3

Ge­sät­tig­te Koh­len­was­ser­stof­fe

13

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler struk­tu­rie­ren die Stoff­klas­se der ge­sät­tig­ten Koh­len­was­ser­stof­fe an­hand der No­men­kla­tur. Sie er­läu­tern den Zu­sam­men­hang zwi­schen den phy­si­ka­li­schen Ei­gen­schaf­ten und der Struk­tur. Sie stel­len che­mi­sche Re­ak­tio­nen durch Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen und Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­men dar.

BPE 3.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Struk­tur ge­sät­tig­ter Koh­len­was­ser­stof­fe.

Me­than

  • Te­tra­eder

  • sp³-Hy­bri­di­sie­rung
vgl. BPE 2.3
Ho­mo­lo­ge Rei­he der Al­ka­ne

Ver­an­schau­li­chung or­ga­ni­scher Ver­bin­dun­gen
Mo­le­kül­mo­dell
  • Struk­tur­for­meln

  • Ske­lett­for­meln

Iso­me­re

Kon­for­ma­tio­nen

Cy­clo­al­ka­ne
Ver­gleich der Rings­pan­nung
  • Cy­clo­he­xan
Ses­sel­kon­for­ma­ti­on

BPE 3.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern den Zu­sam­men­hang zwi­schen Mo­le­kül­struk­tur, zwi­schen­mo­le­ku­la­ren Kräf­ten und Stof­f­ei­gen­schaf­ten.

Stof­f­ei­gen­schaf­ten
vgl. BPE 2.2
  • Sie­de­punkt
  • Lös­lich­keit
Schmelz­punkt

BPE 3.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den die sys­te­ma­ti­sche No­men­kla­tur an.

Re­geln der sys­te­ma­ti­schen No­men­kla­tur
IU­PAC
stän­di­ge Ver­tie­fung und Er­wei­te­rung der Re­geln bei den Stoff­klas­sen der fol­gen­den BPE

BPE 3.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ge­ben die Zu­sam­men­set­zung der fos­si­len En­er­gie- und Roh­stoff­trä­ger Erd­gas und Erd­öl wie­der.

Erd­gas und Erd­öl
Her­kunft, Raf­fi­na­ti­on, Ver­wen­dung, Um­welt- und Kli­maas­pek­te, Roh­stoff­si­cher­heit

BPE 3.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len für wich­ti­ge Re­ak­tio­nen der Al­ka­ne die Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen auf und deu­ten die Ha­lo­ge­nie­rung an­hand des Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus.

Ver­bren­nung von Al­ka­nen
Flamm­punkt, Zünd­tem­pe­ra­tur, Ex­plo­si­ons­gren­zen
  • An­wen­dung stö­chio­me­tri­scher Be­rech­nun­gen
Um­satz- und Aus­beu­te­be­rech­nun­gen beim Ein­satz rei­ner, ver­un­rei­nig­ter oder ge­lös­ter Stof­fe,
vgl. „Ma­the­ma­tik I“ (BPE 3.3 und 3.4),
wie­der­hol­te An­wen­dung bei den Stoff­klas­sen der fol­gen­den BPE
Ra­di­ka­li­sche Sub­sti­tu­ti­on

  • Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus

  • Re­gio­se­lek­ti­vi­tät bei pri­mä­ren, se­kun­dä­ren und ter­tiä­ren Koh­len­stof­f-A­to­men

  • Sta­bi­li­tät von Ra­di­ka­len

Ha­lo­ge­n­al­ka­ne
Ver­wen­dung, Ge­sund­heits- und Um­welt­as­pek­te
  • phy­si­ka­li­sche Ei­gen­schaf­ten

BPE 4

Al­ke­ne und Al­ki­ne

16

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ord­nen Al­ke­ne und Al­ki­ne in die Sys­te­ma­tik or­ga­ni­scher Ver­bin­dun­gen ein und be­schrei­ben Ge­mein­sam­kei­ten so­wie ty­pi­sche Un­ter­schie­de zu den Al­ka­nen.

BPE 4.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ei­gen­schaf­ten der Al­ke­ne und er­läu­tern die Be­son­der­heit der C-C-Dop­pel­bin­dung.

Ethen

\(\sigma\)‑, \(\pi\)-Bindung
vgl. BPE 2.3
Ho­mo­lo­ge Rei­he der Al­ke­ne
Er­wei­te­rung der No­men­kla­tur­re­geln
Cis-tran­s-I­so­me­rie

  • Be­nen­nung der Iso­me­ren

Kon­ju­gier­te Die­ne

BPE 4.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die ty­pi­schen Re­ak­tio­nen der Al­ke­ne und deu­ten die Re­gio­se­lek­ti­vi­tät.

Elek­tro­phi­le Ad­di­ti­on
1,2- und 1,4-Ad­di­ti­on an kon­ju­gier­te Die­ne
  • Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus
Eli­mi­nie­rung
  • Ad­di­ti­on von Ha­lo­ge­nen
vgl. BPE 3.5
  • Ad­di­ti­on von Ha­lo­gen­was­ser­stoff

  • Ad­di­ti­on von Was­ser
vgl. BPE 5.1
  • Re­gio­se­lek­ti­vi­tät, Mar­kow­ni­ko­w-Re­gel

  • Sta­bi­li­tät von Car­be­ni­um-Io­nen

BPE 4.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ei­gen­schaf­ten und ty­pi­schen Re­ak­tio­nen der Al­ki­ne.

Ei­gen­schaf­ten und Ver­wen­dung von Ethin

Ho­mo­lo­ge Rei­he der Al­ki­ne

Ad­di­ti­ons­re­ak­tio­nen

BPE 5

Al­ko­ho­le und Ether

17

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Her­stel­lung, Ei­gen­schaf­ten und Re­ak­tio­nen der Al­ko­ho­le und Ether.

BPE 5.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern und in­ter­pre­tie­ren die Dar­stel­lungs­me­tho­den von Al­ko­ho­len.

Nu­cleo­phi­le Sub­sti­tu­ti­on von Ha­lo­ge­n­al­ka­nen

  • Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus

  • mo­no­mo­le­ku­lar/bi­mo­le­ku­lar
Ra­ce­mat, Wal­den-Um­kehr, vgl. BPE 9.3
Elek­tro­phi­le Ad­di­ti­on an Al­ke­ne
vgl. BPE 4.2
Al­ko­ho­li­sche Gä­rung

BPE 5.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Al­ko­ho­len und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten der Stoff­klas­se ab.

Funk­tio­nel­le Grup­pe und sys­te­ma­ti­sche No­men­kla­tur von Al­ko­ho­len

Po­la­ri­tät
vgl. BPE 2.2
  • Was­ser­stoff­brü­cken

Phy­si­ka­li­sche Ei­gen­schaf­ten

  • Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit

BPE 5.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler for­mu­lie­ren die Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen für cha­rak­te­ris­ti­sche Re­ak­tio­nen der Al­ko­ho­le.

Re­ak­ti­on mit Al­ka­li­me­tal­len zu Al­ko­hola­ten

Nu­cleo­phi­le Sub­sti­tu­ti­on
vgl. BPE 5.1
Was­ser­ab­spal­tung

  • zu Al­ke­nen (Eli­mi­nie­rung)

  • zu Ethern

  • zu Es­tern

Wil­liam­son-Syn­the­se von Ethern

Oxi­da­ti­on

  • Oxi­da­ti­ons­zah­len von Koh­len­stof­f-A­to­men
vgl. BPE 8.2
  • Re­dox­glei­chun­gen

BPE 5.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Ethern und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten der Stoff­klas­se ab.

Funk­tio­nel­le Grup­pe und No­men­kla­tur von Ethern

Phy­si­ka­li­sche Ei­gen­schaf­ten

  • Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit

BPE 5.5

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ge­fah­ren von Ethern.

Brenn­bar­keit, Ex­plo­si­ons­ge­fahr

Au­toxi­da­ti­on, Per­oxid­bil­dung
Vor­sichts­maß­nah­men

Schul­jahr 2

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

20

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Di­gi­ta­le Mo­le­kül­dar­stel­lung
Sei­fen und Ten­si­de
Kunst­stof­fe und Re­cy­cling
Pla­nung und Durch­füh­rung ei­ner Ex­kur­si­on
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung fä­cher­ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 6

Aro­ma­ti­sche Ver­bin­dun­gen

11

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Ei­gen­schaf­ten der Aro­ma­ten und ih­rer De­ri­va­te und er­läu­tern de­ren che­mi­sche Re­ak­tio­nen.

BPE 6.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von aro­ma­ti­schen Mo­le­kü­len und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten der Stoff­klas­se ab.

Ben­zol
Naph­tha­lin, An­thra­cen, PAK-Um­welt­gif­te
Struk­tu­rel­le Be­son­der­heit

  • Me­so­me­rie

  • Sta­bi­li­sie­rungs­en­er­gie

BPE 6.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren cha­rak­te­ris­ti­sche Re­ak­tio­nen aro­ma­ti­scher Mo­le­kü­le und cha­rak­te­ri­sie­ren aro­ma­ti­sche Mo­le­kü­le als Um­welt­gif­te und für die Syn­the­se.

Elek­tro­phi­le Sub­sti­tu­ti­on

  • Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus

  • Ha­lo­ge­nie­rung

  • Ni­trie­rung

Sys­te­ma­ti­sche No­men­kla­tur von Ben­zol­de­ri­va­ten

Re­ak­ti­ons­ver­hal­ten spe­zi­el­ler Ben­zol­de­ri­va­te

  • sau­rer Cha­rak­ter des Phe­nols

Aro­ma­ti­sche Mo­le­kü­le als Um­welt­gift und zur Syn­the­se
Um­welt­gif­te: PAK, po­ly­chlo­rier­te aro­ma­ti­sche Ver­bin­dun­gen, Di­oxin, PCB, Ben­z­py­ren
Syn­the­se: Ani­lin, Sty­rol, Toluol, Xy­lol, aro­ma­ti­sche Stof­fe in Her­bi­zi­den und Pes­ti­zi­den

BPE 7

Ami­ne und Ami­no­säu­ren

10

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Ei­gen­schaf­ten und che­mi­schen Re­ak­tio­nen der Ami­ne und Ami­no­säu­ren.

BPE 7.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Ami­nen und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten der Stoff­klas­se ab.

Funk­tio­nel­le Grup­pe, Ein­tei­lung und No­men­kla­tur

  • pri­mä­re, se­kun­dä­re, ter­tiä­re Ami­ne
quar­tä­re Am­mo­ni­um­ver­bin­dun­gen

BPE 7.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler deu­ten die un­ter­schied­li­che Ba­si­zi­tät von Ami­nen.

Ba­si­zi­tät von Ami­nen

  • Ver­gleich ali­pha­tisch/a­ro­ma­tisch

BPE 7.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Ami­no­säu­ren und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten und Re­ak­ti­vi­tät ab. Sie stel­len de­ren Be­deu­tung für die Na­tur dar.

Ami­no­säu­re als De­ri­vat von Amin und Car­bon­säu­re
es­sen­zi­el­le (le­bens­not­wen­di­ge) und nicht es­sen­zi­el­le Ami­no­säu­ren, Spie­gel­bil­di­so­me­rie
  • am­pho­te­rer Cha­rak­ter

  • Zwit­te­ri­on

  • Kon­den­sa­ti­ons­re­ak­ti­on zu Pep­ti­den
Struk­tur­merk­ma­le von Pep­ti­den
vgl. „Bio­lo­gie/Öko­lo­gie“ (BPE 2)

BPE 8

Alde­hy­de und Ke­to­ne

7

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Ei­gen­schaf­ten und che­mi­schen Re­ak­tio­nen der Alde­hy­de und Ke­to­ne.

BPE 8.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Alde­hy­den und Ke­to­nen und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten der Stoff­klas­se ab.

Funk­tio­nel­le Grup­pe und No­men­kla­tur von Car­bonyl­ver­bin­dun­gen

Po­la­ri­tät

  • me­so­me­re Grenz­for­meln

Phy­si­ka­li­sche Ei­gen­schaf­ten

  • Sie­de­tem­pe­ra­tur
  • Lös­lich­keit

Be­deu­ten­de Alde­hy­de und Ke­to­ne

  • Me­tha­nal
  • Ace­ton
For­ma­lin als Des­in­fek­ti­ons­mit­tel

BPE 8.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die nu­cleo­phi­le Ad­di­ti­on von Alde­hy­den und Ke­to­nen und über­tra­gen das Grund­prin­zip auf die ver­schie­de­nen Nu­cleo­phi­le. Sie un­ter­schei­den Alde­hy­de und Ke­to­ne an­hand ty­pi­scher Re­dox­re­ak­tio­nen.

Nu­cleo­phi­le Ad­di­ti­on

Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus

O-Nu­cleo­phi­le

  • Hal­bace­tal­bil­dung
Ha­wort­h-For­mel von Glu­co­se
Re­dox­re­ak­tio­nen

  • Fehlin­g-Re­ak­ti­on, Tol­len­s-Pro­be

  • Her­stel­lung von Alde­hy­den und Ke­to­nen

  • Um­set­zung zu Car­bon­säu­ren

BPE 9

Car­bon­säu­ren und De­ri­va­te

12

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len die che­mi­schen Re­ak­tio­nen der Car­bon­säu­ren dar und lei­ten de­ren Ei­gen­schaf­ten ab.

BPE 9.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Auf­bau von Car­bon­säu­ren und lei­ten dar­aus die Ei­gen­schaf­ten der Stoff­klas­se ab. Sie deu­ten die Aci­di­tät von Car­bon­säu­ren.

Funk­tio­nel­le Grup­pe und No­men­kla­tur von Car­bon­säu­ren
Vor­kom­men in der Na­tur, spe­zi­el­le Car­bon­säu­ren, bio­che­mi­scher Stoff­wech­sel­we­ge z. B. Milch­säu­re, Es­sig­säu­re, Brenz­trau­ben­säu­re, Ci­tro­nen­säu­re vgl. „Bio­lo­gie/Öko­lo­gie“ (BPE 5.1)
Po­la­ri­tät

Was­ser­stoff­brü­cken

Phy­si­ka­li­sche Ei­gen­schaf­ten

  • Sie­de­tem­pe­ra­tur
Lös­lich­keit
Aci­di­tät

  • me­so­me­re Grenz­for­meln der Car­boxy­la­te

Op­ti­sche Ak­ti­vi­tät

BPE 9.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren cha­rak­te­ris­ti­sche Re­ak­tio­nen von Car­bon­säu­ren und de­ren De­ri­va­ten. Sie ord­nen die Fet­te der Stoff­klas­se der Car­bon­säu­rees­ter zu und be­schrei­ben de­ren Ei­gen­schaf­ten.

Ve­r­es­te­rung
Es­ter als Aro­ma- und Na­tur­stof­fe
  • Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­mus
  • Be­ein­flus­sung der Gleich­ge­wichts­la­ge

Fet­te
Bio­mem­bran (Dop­pel­li­pi­dschicht), Bio­die­sel
  • Schmelz­tem­pe­ra­tur
Lös­lich­keit
  • Struk­tur
Er­näh­rungs­as­pek­te, Fett­här­tung, Mar­ga­ri­ne
Ver­sei­fung

Ei­gen­schaf­ten von Ten­si­den
Ten­si­d­ar­ten, Be­deu­tung für die Um­welt, Ver­gleich Sei­fen und Ten­si­de
Dar­stel­lung und Re­ak­tio­nen von Car­bon­säu­re­deri­va­ten
Harn­stoff
  • Säu­rechlo­ri­de
  • Säu­re­an­hy­dri­de
  • Säu­rea­m­i­de

BPE 9.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben sub­sti­tu­ier­te Car­bon­säu­ren und er­klä­ren das Phä­no­men der Spie­gel­bil­di­so­me­rie.

Hy­droxy­car­bon­säu­ren

Ami­no­säu­ren
vgl. „Bio­lo­gie/Öko­lo­gie“ (BPE 2)
Spie­gel­bil­di­so­me­rie
vgl. BPE 5.1 und BPE 7.3

BPE 10*

An­wen­dungs­ge­bie­te

10

Von den nach­fol­gen­den Wahl­ge­bie­ten ist ei­nes zu un­ter­rich­ten.
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den das Ba­sis­wis­sen stand­ort­spe­zi­fisch auf ver­tie­fen­de The­men an. Sie über­tra­gen und kom­bi­nie­ren ihr Wis­sen über die ein­zel­nen Stoff­klas­sen auf aus­ge­wähl­te Bei­spie­le ver­schie­de­ner An­wen­dungs­ge­bie­te.

BPE 10.1*

Arz­nei­mit­tel
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die che­mi­sche Struk­tur aus­ge­wähl­ter Arz­nei­mit­tel mit Struk­tur­for­meln. Ex­em­pla­risch er­ör­tern Sie den Zu­sam­men­hang zwi­schen der che­mi­schen Struk­tur und der Wir­kung. Sie be­schrei­ben che­mi­sche, mi­kro­bio­lo­gi­sche und gen­tech­ni­sche Me­tho­den zur Her­stel­lung von Arz­nei­mit­teln so­wie de­ren Iso­lie­rung aus Arz­nei­pflan­zen.

Che­mi­sche Struk­tu­ren aus­ge­wähl­ter Arz­nei­mit­tel

Arz­nei­mit­tel­kun­de
vgl. Bil­dungs­plan Phar­ma­zeu­tisch-tech­ni­sche As­sis­ten­tin­nen und As­sis­ten­ten (PTA)
  • Arz­nei­mit­tel­grup­pen

  • phar­ma­ko­ki­ne­ti­sche Grund­be­grif­fe

  • phar­ma­ko­dy­na­mi­sche Grund­be­grif­fe

Her­stel­lung von Arz­nei­mit­teln

  • bio­tech­no­lo­gi­sche Pro­duk­ti­on
z. B. Hu­man­in­su­lin, Pe­ni­cil­lin
  • che­mi­sche Pro­duk­ti­on
z. B. Ace­tyl­sa­li­cyl­säu­re, Par­acet­amol, Sul­fona­mi­de
  • Iso­lie­rung aus Na­tur­stof­fen
z. B. Sa­li­cyl­säu­re

BPE 10.2*

Koh­len­hy­dra­te
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ord­nen aus dem All­tag be­kann­te Ver­bin­dun­gen der Stoff­klas­se der Koh­len­hy­dra­te zu. Sie be­schrei­ben ih­re Struk­tur und ih­re Stof­f­ei­gen­schaf­ten.

Mo­no­sac­cha­ri­de
Muta­ro­ta­ti­on
  • Glu­co­se, Ga­lac­to­se, Fruc­to­se

  • Fi­scher-Pro­jek­ti­on, Ha­wort­h-Pro­jek­ti­on

Ver­knüp­fung der Mo­no- zu Oli­go- und Po­ly­sac­cha­ri­den

  • Lac­to­se, Sac­cha­ro­se, Stär­ke, Cel­lu­lo­se

  • re­du­zie­ren­de und nicht re­du­zie­ren­de Zu­cker
vgl. BPE 8.2

BPE 10.3*

Kunst­stof­fe
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern die Struk­tur­merk­ma­le der ver­schie­de­nen Kunst­stoffar­ten und lei­ten dar­aus die all­ge­mei­nen Ma­te­ri­al­ei­gen­schaf­ten ab. Sie for­mu­lie­ren die Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­men für die Po­ly­re­ak­tio­nen.

Kunst­stoffar­ten (Ther­mo­plas­te, Du­ro­plas­te, Elast­o­me­re)

Po­ly­re­ak­tio­nen

  • Po­ly­me­ri­sa­ti­on
Co­po­ly­me­ri­sa­te
  • Po­ly­kon­den­sa­ti­on
Ny­lon
  • Po­ly­ad­di­ti­on

Ver­wen­dung und Re­cy­cling
Bio­kunst­stof­fe

BPE 10.4*

Nu­clein­säu­ren, Gen­tech­nik
Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die Struk­tur der Nu­clein­säu­ren mit Struk­tur­for­meln. Sie be­grün­den den Ein­satz der Kom­po­nen­ten im Po­ly­me­ra­se Chain Re­ac­tion (PCR)-An­satz und be­schrei­ben den Ab­lauf der PCR. Sie be­schrei­ben prin­zi­pi­el­le Schrit­te der Plas­mi­d-I­so­la­ti­on. Sie un­ter­su­chen ge­l­elek­tro­pho­re­tisch auf­ge­trenn­te Plas­mi­d-D­NA vor und nach der Be­hand­lung mit Re­strik­ti­ons­en­zy­men. Sie er­läu­tern die Be­deu­tung des DNA-Län­gen­stan­dards für die Grö­ßen­be­stim­mung von DNA-Frag­men­ten.

Struk­tur der Nu­clein­säu­ren

  • Nu­cleo­si­de, Nu­cleo­ti­de
vgl. „Bio­lo­gie/Öko­lo­gie“ (BPE 4.1)
Mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sche Ar­beits­me­tho­den
vgl. „Bio­lo­gie/Öko­lo­gie“ (BPE 4.2)
  • Ge­l­elek­tro­pho­re­se (Aga­ro­se, PA­GE)

  • Grö­ßen­be­stim­mung von DNA-Frag­men­ten mit Mar­kern

  • Be­hand­lung von DNA mit Re­strik­ti­ons­en­zy­men

  • PCR

  • Plas­mi­di­so­lie­rung

  • Mo­di­fi­ka­ti­on von Plas­mi­den

Ope­ra­to­ren­lis­te

In den Ziel­for­mu­lie­run­gen der Bil­dungs­plan­ein­hei­ten wer­den Ope­ra­to­ren (= hand­lungs­lei­ten­de Ver­ben) ver­wen­det. Die­se Ziel­for­mu­lie­run­gen le­gen fest, wel­che An­for­de­run­gen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in der Re­gel er­fül­len. Zu­sam­men mit der Zu­ord­nung zu ei­nem der drei An­for­de­rungs­be­rei­che (AFB; I: Re­pro­duk­ti­on, II: Re­or­ga­ni­sa­ti­on, III: Trans­fer/Be­wer­tung) die­nen Ope­ra­to­ren ei­ner Prä­zi­sie­rung der Ziel­for­mu­lie­run­gen. Dies si­chert das Er­rei­chen des vor­ge­se­he­nen Ni­veaus und die an­ge­mes­se­ne In­ter­pre­ta­ti­on der Stan­dards.

An­for­de­rungs­be­rei­che:
An­for­de­rungs­be­reich I um­fasst die Re­pro­duk­ti­on und die An­wen­dung ein­fa­cher Sach­ver­hal­te und Fach­me­tho­den, das Dar­stel­len von Sach­ver­hal­ten in vor­ge­ge­be­ner Form so­wie die Dar­stel­lung ein­fa­cher Be­zü­ge.
An­for­de­rungs­be­reich II um­fasst die Re­or­ga­ni­sa­ti­on und das Über­tra­gen kom­ple­xe­rer Sach­ver­hal­te und Fach­me­tho­den, die si­tua­ti­ons­ge­rech­te An­wen­dung von tech­ni­schen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­for­men, die Wie­der­ga­be von Be­wer­tungs­an­sät­zen so­wie das Her­stel­len von Be­zü­gen, um tech­ni­sche Pro­blem­stel­lun­gen ent­spre­chend den all­ge­mei­nen Re­geln der Tech­nik zu lö­sen.
An­for­de­rungs­be­reich III um­fasst das pro­blem­be­zo­ge­ne An­wen­den und Über­tra­gen kom­ple­xer Sach­ver­hal­te und Fach­me­tho­den, die si­tua­ti­ons­ge­rech­te Aus­wahl von Kom­mu­ni­ka­ti­ons­for­men, das Her­stel­len von Be­zü­gen und das Be­wer­ten von Sach­ver­hal­ten.
Ope­ra­tor Er­läu­te­rung Zu­ord­nung
An­for­de­rungs­be­rei­che
ab­lei­ten
auf der Grund­la­ge re­le­van­ter Merk­ma­le sach­ge­rech­te Schlüs­se zie­hen
II
ab­schät­zen
auf der Grund­la­ge von be­grün­de­ten Über­le­gun­gen Grö­ßen­ord­nun­gen an­ge­ben
II
ana­ly­sie­ren, un­ter­su­chen
für ei­ne ge­ge­be­ne Pro­blem- oder Fra­ge­stel­lung sys­te­ma­tisch bzw. kri­te­ri­en­ge­lei­tet wich­ti­ge Be­stand­tei­le, Merk­ma­le oder Ei­gen­schaf­ten ei­nes Sach­ver­hal­tes oder ei­nes Ob­jek­tes er­schlie­ßen und de­ren Be­zie­hun­gen zu­ein­an­der dar­stel­len
II
an­wen­den, über­tra­gen
ei­nen be­kann­ten Zu­sam­men­hang oder ei­ne be­kann­te Me­tho­de zur Lö­sungs­fin­dung bzw. Ziel­er­rei­chung auf ei­nen an­de­ren, ggf. un­be­kann­ten Sach­ver­halt be­zie­hen
II, III
auf­bau­en
Ob­jek­te und Ge­rä­te ziel­ge­rich­tet an­ord­nen und kom­bi­nie­ren
II
auf­stel­len
fach­spe­zi­fi­sche For­meln, Glei­chun­gen, Glei­chungs­sys­te­me, Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen oder Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­men ent­wi­ckeln
II
aus­wer­ten
In­for­ma­tio­nen (Da­ten, Ein­zel­er­geb­nis­se o. a.) er­fas­sen, in ei­nen Zu­sam­men­hang stel­len und dar­aus ziel­ge­rich­te­te Schluss­fol­ge­run­gen zie­hen
II, III
be­grün­den
Sach­ver­hal­te oder Aus­sa­gen auf Re­geln, Ge­setz­mä­ßig­kei­ten bzw. kau­sa­le Zu­sam­men­hän­ge oder wei­te­re nach­voll­zieh­ba­re Ar­gu­men­te zu­rück­füh­ren
II
be­nen­nen, nen­nen, an­ge­ben
Ele­men­te, Sach­ver­hal­te, Be­grif­fe, Da­ten oder Fak­ten oh­ne Er­läu­te­rung und Wer­tung auf­zäh­len
I
be­ra­ten
ei­ne Ent­schei­dungs­fin­dung fach­kom­pe­tent und ziel­grup­pen­ge­recht un­ter­stüt­zen
III
be­rech­nen
Er­geb­nis­se aus ge­ge­be­nen Wer­ten/Da­ten durch Re­chen­ope­ra­tio­nen oder gra­fi­sche Lö­sungs­me­tho­den ge­win­nen
II
be­schrei­ben
Struk­tu­ren, Si­tua­tio­nen, Zu­sam­men­hän­ge, Pro­zes­se und Ei­gen­schaf­ten ge­nau, sach­lich, struk­tu­riert und fach­sprach­lich rich­tig mit ei­ge­nen Wor­ten dar­stel­len, da­bei wird auf Er­klä­run­gen oder Wer­tun­gen ver­zich­tet
I, II
be­stim­men
Sach­ver­hal­te und In­hal­te prä­gnant und kri­te­ri­en­ge­lei­tet dar­stel­len
I
be­stä­ti­gen, be­wei­sen, nach­wei­sen, über­prü­fen, prü­fen
die Gül­tig­keit, Schlüs­sig­keit und Be­rech­ti­gung ei­ner Aus­sa­ge (z. B. Hy­po­the­se, Mo­dell oder Na­tur­ge­setz) durch ein Ex­pe­ri­ment, ei­ne lo­gi­sche Her­lei­tung oder sach­li­che Ar­gu­men­ta­ti­on be­le­gen bzw. wi­der­le­gen
III
be­ur­tei­len, Stel­lung neh­men
zu ei­nem Sach­ver­halt oder ei­ner Aus­sa­ge ei­ne ei­ge­ne, auf Fach­wis­sen so­wie fach­li­chen Me­tho­den und Maß­stä­ben be­grün­de­te Po­si­ti­on über de­ren Sinn­haf­tig­keit ver­tre­ten
III
be­wer­ten, kri­tisch Stel­lung neh­men
zu ei­nem Sach­ver­halt oder ei­ner Aus­sa­ge ei­ne ei­ge­ne, auf ge­sell­schaft­lich oder per­sön­li­che Wert­vor­stel­lun­gen be­grün­de­te Po­si­ti­on über de­ren An­nehm­bar­keit ver­tre­ten
III
cha­rak­te­ri­sie­ren
spe­zi­fi­schen Ei­gen­hei­ten von Sach­ver­hal­ten, Ob­jek­ten, Vor­gän­gen, Per­so­nen o. a. un­ter lei­ten­den Ge­sichts­punk­ten her­aus­ar­bei­ten und dar­stel­len
II
dar­stel­len, dar­le­gen
Sach­ver­hal­te, Struk­tu­ren, Zu­sam­men­hän­ge, Me­tho­den oder Er­geb­nis­se etc. un­ter ei­ner be­stimm­ten Fra­ge­stel­lung in ge­eig­ne­ten Kom­mu­ni­ka­ti­ons­for­ma­ten struk­tu­riert und ggf. fach­sprach­lich wie­der­ge­ben
I, II
dis­ku­tie­ren, er­ör­tern
Pro- und Kon­tra-Ar­gu­men­te zu ei­ner Aus­sa­ge bzw. Be­haup­tung ein­an­der ge­gen­über­stel­len und ab­wä­gen
III
do­ku­men­tie­ren
Ent­schei­den­de Er­klä­run­gen, Her­lei­tun­gen und Skiz­zen zu ei­nem Sach­ver­halt bzw. Vor­gang an­ge­ben und sys­te­ma­tisch ord­nen
I, II
durch­füh­ren
ei­ne vor­ge­ge­be­ne oder ei­ge­ne An­lei­tung bzw. An­wei­sung um­set­zen
I, II
ein­ord­nen, ord­nen, zu­ord­nen, ka­te­go­ri­sie­ren, struk­tu­rie­ren
Be­grif­fe, Ge­gen­stän­de usw. auf der Grund­la­ge be­stimm­ter Merk­ma­le sys­te­ma­tisch ein­tei­len; so wird deut­lich, dass Zu­sam­men­hän­ge un­ter vor­ge­ge­be­nen oder selbst ge­wähl­ten Ge­sichts­punk­ten be­grün­det her­ge­stellt wer­den
II
emp­feh­len
Pro­duk­te und Ver­hal­tens­wei­sen kun­den- und si­tua­ti­ons­ge­recht vor­schla­gen
II
ent­wi­ckeln, ent­wer­fen, ge­stal­ten
Wis­sen und Me­tho­den ziel­ge­rich­tet und ggf. krea­tiv mit­ein­an­der ver­knüp­fen, um ei­ne ei­gen­stän­di­ge Ant­wort auf ei­ne An­nah­me oder ei­ne Lö­sung für ei­ne Pro­blem­stel­lung zu er­ar­bei­ten oder wei­ter­zu­ent­wi­ckeln
III
er­klä­ren
Struk­tu­ren, Pro­zes­se oder Zu­sam­men­hän­ge ei­nes Sach­ver­halts nach­voll­zieh­bar, ver­ständ­lich und fach­lich be­grün­det zum Aus­druck brin­gen
I, II
er­läu­tern
We­sent­li­ches ei­nes Sach­ver­halts, Ge­gen­stands, Vor­gangs etc. mit­hil­fe von an­schau­li­chen Bei­spie­len oder durch zu­sätz­li­che In­for­ma­tio­nen ver­deut­li­chen
II
er­mit­teln
ei­nen Zu­sam­men­hang oder ei­ne Lö­sung fin­den und das Er­geb­nis for­mu­lie­ren
I, II
er­schlie­ßen
ge­for­der­te In­for­ma­tio­nen her­aus­ar­bei­ten oder Sach­ver­hal­te her­lei­ten, die nicht ex­pli­zit in dem zu­grun­de lie­gen­den Ma­te­ri­al ge­nannt wer­den
II
for­mu­lie­ren
Ge­for­der­tes knapp und prä­zi­se zum Aus­druck brin­gen
I
her­stel­len
nach an­er­kann­ten Re­geln Zu­be­rei­tun­gen aus Stof­fen ge­win­nen, an­fer­ti­gen, zu­be­rei­ten, be- oder ver­ar­bei­ten, um­fül­len, ab­fül­len, ab­pa­cken und kenn­zeich­nen
II, III
im­ple­men­tie­ren
Struk­tu­ren un­d/o­der Pro­zes­se mit Blick auf ge­ge­be­ne Rah­men­be­din­gun­gen, Ziel­an­for­de­run­gen so­wie et­wai­ge Re­geln in ei­nem Sys­tem um­set­zen
II, III
in­for­mie­ren
fach­li­che In­for­ma­tio­nen ziel­grup­pen­ge­recht auf­be­rei­ten und struk­tu­rie­ren
II
in­ter­pre­tie­ren, deu­ten
auf der Grund­la­ge ei­ner be­schrei­ben­den Ana­ly­se Er­klä­rungs­mög­lich­kei­ten für Zu­sam­men­hän­ge und Wir­kungs­wei­sen mit Blick auf ein schlüs­si­ges Ge­samt­ver­ständ­nis auf­zei­gen
III
kenn­zeich­nen
Mar­kie­run­gen, Sym­bo­le, Zei­chen oder Eti­ket­ten an­brin­gen, die gel­ten­den Kon­ven­tio­nen un­d/o­der ge­setz­li­chen Vor­schrif­ten ent­spre­chen
II
op­ti­mie­ren
ei­nen ge­ge­be­nen tech­ni­schen Sach­ver­halt, ei­nen Quell­code oder ei­ne ge­ge­be­ne tech­ni­sche Ein­rich­tung so ver­än­dern, dass die ge­for­der­ten Kri­te­ri­en un­ter ei­nem be­stimm­ten As­pekt er­füllt wer­den
II, III
pla­nen
die Schrit­te ei­nes Ar­beits­pro­zes­ses an­ti­zi­pie­ren und ei­ne nach­voll­zieh­ba­re er­geb­nis­ori­en­tier­te An­ord­nung der Schrit­te vor­neh­men
III
prä­sen­tie­ren
Sach­ver­hal­te struk­tu­riert, me­di­en­ge­stützt und adres­sa­ten­ge­recht vor­tra­gen
II
skiz­zie­ren
Sach­ver­hal­te, Ob­jek­te, Struk­tu­ren oder Er­geb­nis­se auf das We­sent­li­che re­du­zie­ren und über­sicht­lich dar­stel­len
I
über­set­zen
ei­nen Sach­ver­halt oder ein­zel­ne Wör­ter und Phra­sen wort­ge­treu in ei­ner an­de­ren Spra­che wie­der­ge­ben
II
va­li­die­ren, tes­ten
Er­brin­gung ei­nes do­ku­men­tier­ten Nach­wei­ses, dass ein be­stimm­ter Pro­zess oder ein Sys­tem kon­ti­nu­ier­lich ei­ne Funk­tio­na­li­tät/Pro­dukt er­zeugt, das die zu­vor de­fi­nier­ten Spe­zi­fi­ka­tio­nen und Qua­li­täts­merk­ma­le er­füllt
I
ver­all­ge­mei­nern
aus ei­ner Ein­sicht ei­ne Aus­sa­ge for­mu­lie­ren, die für ver­schie­de­ne An­wen­dungs­be­rei­che Gül­tig­keit be­sitzt
II
ver­drah­ten
Be­triebs­mit­tel nach ei­nem vor­ge­ge­be­nen An­schluss‑/ Strom­lauf­plan sys­te­ma­tisch elek­trisch mit­ein­an­der ver­bin­den
I, II
ver­glei­chen, ge­gen­über­stel­len, un­ter­schei­den
nach vor­ge­ge­be­nen oder selbst ge­wähl­ten Ge­sichts­punk­ten pro­blem­be­zo­gen Ge­mein­sam­kei­ten, Ähn­lich­kei­ten und Un­ter­schie­de er­mit­teln und ge­gen­über­stel­len so­wie auf die­ser Grund­la­ge ggf. ein ge­wich­te­tes Er­geb­nis for­mu­lie­ren
II
wie­der­ge­ben
we­sent­li­che In­for­ma­ti­on un­d/o­der de­ren Zu­sam­men­hän­ge struk­tu­riert zu­sam­men­fas­sen
I
zeich­nen
ei­nen be­ob­acht­ba­ren oder ge­ge­be­nen Sach­ver­halt mit gra­fi­schen Mit­teln und ggf. un­ter Ein­hal­tung von fach­li­chen Kon­ven­tio­nen (z. B. Sym­bo­le, Per­spek­ti­ven etc.) dar­stel­len
I, II
zei­gen, auf­zei­gen
Sach­ver­hal­te, Pro­zes­se o. a. sach­lich be­schrei­ben und er­läu­tern
I, II
zu­sam­men­fas­sen
das We­sent­li­che sach­be­zo­gen, kon­zen­triert so­wie in­halt­lich und sprach­lich struk­tu­riert mit ei­ge­nen Wor­ten wie­der­ge­ben
I, II

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