Chemie: Willkommen im Fachportal

Ein selbst gebauter Elektrolyseur macht Chemie greifbar: Begeistern Sie Ihre Schülerinnen und Schüler mit praktischem Experimentieren und fördern Sie ihr Verständnis für nachhaltige Energien! In diesem praxisorientierten Projekt bauen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer ihren eigenen Elektrolyseur und führen spannende Experimente durch, um die Wasserelektrolyse hautnah zu erleben. Der Fokus liegt dabei auf der praktischen Wissensvermittlung zur Elektrolyse als nachhaltiger Energietechnologie und dem sicheren Umgang mit dem Energieträger Wasserstoff . Das Projekt beginnt mit einer übersichtlichen Materialliste und hilfreichen Hinweisen zur einfachen Beschaffung der erforderlichen Komponenten. Eine ausführlich bebilderte Schritt-für-Schritt-Anleitung ermöglicht es den Teilnehmerinnen und Teilnehmern, den Bauprozess eigenständig und in ihrem eigenen Tempo erfolgreich zu durchlaufen. Ergänzend dazu gibt es einen umfassenden Sicherheitshinweis, der potenzielle Risiken beim Umgang mit Wasserstoff aufzeigt und konkrete Maßnahmen beschreibt, um Gefahren zu vermeiden. Für Teilnehmerinnen und Teilnehmer, die ihr Wissen vertiefen möchten, steht ein kompakter Theorieteil zur Verfügung. Dieser bietet eine verständliche Einführung in die grundlegenden Prinzipien der Wasserelektrolyse und vermittelt einen Überblick über das Element Wasserstoff mit seiner spannenden Geschichte und seinen einzigartigen Eigenschaften. Insgesamt kombiniert das Projekt praktisches Lernen mit Sicherheitsbewusstsein und schafft ein fundiertes Verständnis für diese zukunftsweisende Technologie. Es ist für den Einsatz in den Fächern Technik, Chemie, Physik und Elektrochemie rund ums Thema Umwelt- und Klimaschutz geeignet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen den chemischen Prozess der Elektrolyse. erlernen den Umgang mit Netzgeräten (Spannung, Stromstärke). kennen Risiken von Wasserstoff. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beweisen Teamfähigkeit. arbeiten sorgfältig und genau. zeigen Verantwortungsbewusstsein.

Dieses Erklärvideo zur Säurestärke unterstützt Sie dabei, zentrale Inhalte wie pKs-Wert und Dissoziation verständlich zu vermitteln. Komplexe chemische Zusammenhänge werden anschaulich reduziert und so aufbereitet, dass Schülerinnen und Schüler ein tragfähiges Konzept von starken und schwachen Säuren entwickeln können. Ideal zur Einführung, Wiederholung oder zur eigenständigen Erarbeitung im Unterricht. In diesem Erklärvideo setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Konzept der Säurestärke auseinander. Sie lernen, wodurch sich starke und schwache Säuren unterscheiden und welche Rolle der pKs-Wert spielen. Dabei wird deutlich, dass die Säurestärke nicht nur vom pH-Wert abhängt, sondern vor allem durch die Fähigkeit einer Säure bestimmt wird, Protonen abzugeben. Anhand anschaulicher Beispiele wird das chemische Gleichgewicht der Dissoziation verständlich gemacht und in einen alltagsnahen Kontext eingeordnet. Das Video eignet sich zur Einführung oder Wiederholung zentraler Inhalte im Chemieunterricht der Sekundarstufe I und II. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erklären den Begriff Säurestärke auf Teilchenebene. unterscheiden zwischen starken und schwachen Säuren. beschreiben die Dissoziation von Säuren als Gleichgewichtsreaktion. erläutern den Zusammenhang zwischen Säurestärke und pKs-Wert. ordnen den pH-Wert als Maß für die Konzentration von Oxoniumionen ein. wenden ihr Wissen auf Beispiele aus Alltag und Labor an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen einem Erklärvideo gezielt Fachinformationen. strukturieren und sichern Inhalte aus audiovisuellen Medien (zum Beispiel Notizen, Schaubilder). reflektieren die Darstellung komplexer Inhalte in digitalen Formaten. nutzen das Video zur selbstständigen Wiederholung und Vertiefung.

Warum ist Salzsäure stärker als Essigsäure – und was hat das mit Elektronen zu tun? In diesem Video tauchen Schülerinnen und Schüler in die Welt der Säurestärke ein und entdecken, wie der induktive Effekt die Eigenschaften von Molekülen beeinflusst. Das Erklärvideo vermittelt zentrale Grundlagen zur Säurestärke und zum induktiven Effekt im Kontext der organischen Chemie. Ausgehend von der Frage, warum sich Säuren in ihrer Stärke unterscheiden, lernen die Schülerinnen und Schüler den Zusammenhang zwischen Molekülstruktur, Elektronenverteilung und Protonenabgabe kennen. Ein besonderer Fokus liegt auf dem induktiven Effekt, also der Verschiebung von Elektronendichte innerhalb eines Moleküls durch elektronegative Atome oder Atomgruppen. Anhand anschaulicher Beispiele (zum Beispiel Halogensubstitutionen bei Carbonsäuren) wird gezeigt, wie dieser Effekt die Stabilität der konjugierten Base beeinflusst – und damit direkt die Säurestärke bestimmt. Das Video eignet sich zur Einführung oder Wiederholung und unterstützt das Verständnis für struktur-reaktionsbezogene Zusammenhänge in der Chemie. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erläutern den induktiven Effekt als Ursache für Elektronenverschiebungen im Molekül. erklären den Einfluss elektronegativer Substituenten auf die Säurestärke. unterscheiden den Begriff Säurestärke erklären und von der Konzentration. beurteilen die Stabilität konjugierter Basen in Abhängigkeit von Molekülstrukturen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zentrale Inhalte eines Erklärvideos gezielt heraus und strukturieren diese. deuten Fachbegriffe und Visualisierungen (zum Beispiel Elektronenverschiebung) korrekt. erkennen Vereinfachungen und Modelle im Video und einordnen diese ein. bewerten die Aussagekraft von Visualisierungen (zum Beispiel Pfeildiagramme, Ladungsverteilungen).

Fliegen dient nicht nur der Fortbewegung, sondern ist ein komplexes Zusammenspiel von Naturwissenschaften, Technik, Wirtschaft und Umwelt. Das Arbeitsbuch "Fliegen" bietet vielfältige Materialien, um in Ihrem MINT-Unterricht abzuheben. Durch praxisnahe Aktivitäten und anschauliche Experimente erforschen Schülerinnen und Schüler die physikalischen Grundlagen des Fliegens, verstehen die Technik moderner Flugzeuge und analysieren die wirtschaftlichen sowie ökologischen Auswirkungen des Luftverkehrs. Ob Aerodynamik, Meterologie, Flugrouten oder Emissionsvermeidung: Das Arbeitsbuch "Fliegen" bietet spannende, handlungsorientierte, lehrplankonforme und fächerübergreifende Unterrichtsmaterialien. Nicht allein für das Fach Physik werden Sie viele Anregungen für den Unterricht finden, sondern auch für die Fächer Biologie, Geographie, Englisch, Wirtschaftskunde, Technik oder Chemie. Das Arbeitsbuch ist zugeschnitten auf Gymnasien und Gesamtschulen mit gymnasialer Oberstufe. Aufbau des Arbeitsbuchs "Fliegen" Kapitel 1: Geschichte (Geschichte des Fliegens, Geschichte der Flugsicherung) Kapitel 2: Geographie (Flugbewegungen, Flugrouten und Flugzeit, Zeit und Zeitzonen, Navigation) Kapitel 3: Englisch – Sprache der Luftfahrt (Funkverkehr, Phraseologie) Kapitel 4: Flugverkehr (Flugverkehr – ein gigantisches Unterfangen, Pilot und Tower am Start / bei der Landung, Kontrolle des Luftraums) Kapitel 5: Fluggeräte und Technik (Impuls, Impulserhaltung, Hubschrauber, Flugzeuge, Wir bauen ein Flugmodell, Navigationssysteme (ILS) und Radar) Kapitel 6: Biologie (Biologie des Fliegens, Vogelflug – die größte Flugschau der Welt, Insekten als fliegende Liebesboten, Pollenflug, Sporenverbreitung durch die Luft) Kapitel 7: Strömungslehre (Einführung in die Strömungslehre, Dynamischer Auftrieb, Luftwiderstand, Profilpolare, Wirbel) Kapitel 8: Meteorologie (Alle reden vom Wetter, Enteisung, Luftdruck, Fronten, Vulkanismus und Luftfahrt, Luftlöcher) Kapitel 9: Chemie (Chemie des Fliegens, Federn: Leichtgewichte mit Potenzial, Der Stoff, aus dem die Flügel sind, High Tech – Low Weight, Schweben – leichter als Luft) Kapitel 10: Human Factors (Fähigkeiten für die Karriere, Teamfähigkeit, Leistungsvermögen, Eigenanalyse der Schwächen und Stärken, Selbstbewusstsein stärken, Körpersprache – Eigenregie – Resilienz, Stressbewältigung, Zeitmanagement) Kapitel 11: Flugphysik (Die Mechanik des Fliegens, Kräfte und Bewegungsphasen, Leitwerke und Ruder, Fahrwerk, Steuerorgane – Flugverhalten, Trimmung, Flugfiguren) Kapitel 12: Fliegen und Umwelt (Fliegen und Umwelt – ein Widerspruch in sich?, Zero Emission – Wasserstoff im Tank, CO 2 – Das Unsichtbare sichtbar machen, Bio-Kerosin – Aufwind durch Rapsfelder?, Billigflieger – Vom Monopol zur Marktwirtschaft, "Greenwashing" – Ökomeilen statt Bonusmeilen?, Fliegen und Lärm – der Kampf um die Dezibels (dB)) Kapitel 13: Biology (Biology of Flight, Bird flight, Insects, Pollen flight, Air-borne spore dispersal) Kapitel 14: Human Factors (career capabilities, Mutual respect and disregarding your own feelings, Human performance, Body language – self-assurance – resilience, Stress management) Zu allen Themen finden Sie Bauanleitungen, Versuchsbeschreibungen, Aufgaben, Lösungen, Fotos und Grafiken sowie Zusatzmaterialien. Luftfahrt als Lern- und Arbeitsfeld der Zukunft entdecken Der Flugverkehr ist ein wesentlicher Bestandteil des modernen Lebens und der globalen Konnektivität. Er stellt nicht nur einen bedeutenden Wirtschaftsfaktor dar, sondern spielt auch eine zentrale Rolle in der globalen Mobilität und im internationalen Handel. Daher ist es sinnvoll, junge Menschen für die verschiedenen Themengebiete und Aufgaben in der Luftfahrt zu interessieren. Während Naturwissenschaften und Technik (Flugphysik, Meteorologie, Strömungslehre) eine grundlegende Rolle spielen, sind auch viele soziale, wirtschaftliche und umweltpolitische Fragen relevant. Zu allen genannten Punkten finden sich Unterrichtsideen im vorliegenden Handbuch. Obwohl die Deutsche Flugsicherung eine breite Palette an Berufsmöglichkeiten für Fluglostinnen und Fluglotsen , Ingenieurinnen und Ingenieure und Informatikerinnen und Informatiker bietet, ist sie als Ausbildungsstätte weitgehend unbekannt. Deshalb ist es umso wichtiger, jungen Menschen diese attraktive und sichere berufliche Perspektive näherzubringen.

Die Präsentation virtueller 3D-Moleküle auf einer digitalen Tafel, auf Tablets oder Computerbildschirmen liefert Schülerinnen und Schülern einen tieferen Einblick in den Aufbau und die Struktur von Molekülen. Mit geeigneten digitalen Werkzeugen werden Strukturen analysiert und Eigenschaften ableitbar. Molekülmodelle werden im Unterricht in der organischen Chemie notwendig, wenn den Schülerinnen und Schülern eine räumliche Vorstellung vom Molekülbau vermittelt werden soll. Dies kann sehr gut über Molekülbaukästen erfolgen. Schülerinnen und Schüler haben damit die Möglichkeit, selbstständig 3D-Modelle aufzubauen und gleichzeitig ein Verständnis für die räumliche Organisation der Atome in Molekülen zu entwickeln. Im Unterrichtsgespräch wird der Aufbau von Molekülen in Bezug auf ihre äußere und innere Struktur verbalisiert. Die Visualisierung durch die "klassische" Verfahrensweise, das Hochhalten von Molekülmodellen oder Kugelgitter-Modellen zur Verknüpfung des konkreten Objektes mit entsprechenden Begriffen, ist in seiner Wirkung durch die geringe Größe der Modelle jedoch begrenzt. Eine wirksamere Alternative bietet hier die großflächige Projektion virtueller und dynamischer (manipulierbarer) 3D-Moleküle per Beamer auf einer Leinwand oder auf der digitalen Tafel. Dadurch rückt das Objekt im Unterrichtsgespräch visuell und kognitiv stärker in den Fokus der Schülerinnen und Schüler. Gemeinsam am gleichen Objekt und unter gleichem Blickwinkel zu arbeiten, erhöht die Motivation, die Konzentration und Kommunikation in der Lerngruppe. Der hier vorgestellte Molekül-Viewer läuft im Browser auf einem Tablet oder PC. Die Oberfläche ist zweigeteilt. Sie besteht aus der Präsentationsfläche und einer rechts angeordneten Werkzeugleiste. In einer kleinen Molekülsammlung wurden Standardvertreter der Alkane, Alkene, Alkine, Alkanole, Alkanone, Carbonsäuren, Aromaten, Komplexverbindungen, Biomoleküle und einige wenige anorganische Verbindungen aufgenommen. Wurde ein Molekül über die Stoffauswahl ins Präsentationsfenster geladen, kann man mit den Werkzeugen die Darstellung des jeweiligen Moleküls verändern. Hierzu gehören zum Beispiel die Vergrößerung der Atome (Kalottenmodell), die Ergänzung einer Moleküloberfläche, das Hinzufügen von Transparenz oder zum Beispiel das Anzeigen von Symbolen. Bei Molekülen mit Heteroatomen oder Mehrfachbindungen lässt sich ein elektrostatisches Potential in Form einer farbigen Oberfläche berechnen und anzeigen. Für einige Moleküle sind konkrete Zusatzfunktionen installiert. Diese findet man rechts unten in einem Zusatzfenster. Damit lassen sich geometrische Strukturen, Bindungselektronen, vereinfachte Orbitaldarstellungen, Winkel unter anderem bei den folgenden Molekülen hervorheben: Methan, Ethan, Ethen, Ethin, Benzol, Wasser, Ammoniak, EDTA-Ca-Komplex, Hexaaquacobalt(II)-Komplex; für die Darstellung eines DNA-Abschnitts existiert eine Einzeldarstellung (siehe Menüleiste oben). Technische Informationen zum Molekülviewer Für den Einsatz im Unterricht sind ein Computer oder Tablet mit Internetzugang erforderlich. Der Molekülviewer wird im Browser dargestellt. Die Bedienung kann mittels Maus, Zeichenstift oder Finger erfolgen. Ein Link zu Bedienungshinweisen findet man rechts unten am Bildschirmrand. Moleküle, die nicht in Molekül-Sammlung enthalten sind, findet man eventuell in Moleküldatenbanken im Internet, kann sie downloaden und in den Molekül-Viewer laden. Alternativ kann man mit dem kostenlosen Programm Chemsketch Moleküle zeichnen und als mol-Dateien abspeichern. Sollte man bestimmte Funktionen, zum Beispiel das Selektieren von Atomen oder Atomgruppen und gezielte Veränderungen zum Beispiel für Lernenden-Vorträge oder Präsentationen von Facharbeiten benötigen, kann über die Werkzeugleiste die "Konsole" aufgerufen werden. Über diese lassen sich mit JSMOL-Befehlen (Dokumentationen im Internet) konkrete Manipulationen durchführen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau und die dreidimensionale Struktur einfacher organischer Moleküle kennen. erkennen, dass Moleküle nicht aus "Kugeln" und "Stäbchen" bestehen, sondern raumerfüllte Objekte sind. erkennen, dass sich die räumliche Anordnung der Atome in Molekülen mit dem Elektronenpaar-Abstoßungsmodell begründen lässt. analysieren beispielhaft die Moleküle von Methan, Ammoniak und Wasser und begründen die geometrischen Formen mit dem EPA-Modell. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können nach Linkvorgabe eine Online-Animation aufrufen und starten. analysieren und erklären mithilfe digitaler Moleküldarstellungen dreidimensionale Molekülstrukturen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv beim Umgang mit digitalen Molekül-Viewer zusammen und analysieren gemeinsam unter Beachtung der Fachsprache und formal-chemischen Gesichtspunkten Molekülstrukturen.