Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klassen 12–13 vermittelt den Schülerinnen und Schülern grundlegendes Wissen über Kunststoffklassen, Materialeigenschaften und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Sie unterscheiden Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere und erklären, wie strukturelle Merkmale die Eignung von Kunststoffen für verschiedene Anwendungen beeinflussen. Die Unterrichtseinheit liefert einen Einblick in die Welt der Kunststoffe und vermittelt dabei ein weitreichendes Wissen über die Klassifizierung der Kunststoffe sowie deren Eigenschaften. Es wird hierbei zwischen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren unterschieden ( Arbeitsblatt 1 ). Die Schülerinnen und Schüler befassen sich mit der Leitfrage, warum sich unterschiedliche Kunststoffe für verschiedene Anwendungsbereiche, insbesondere für Aufgaben im Flachdach, eignen und thematisieren hierfür das Struktur-Eigenschafts-Prinzip im Detail. Sie beschäftigen sich mit dem Einfluss verschiedener struktureller Merkmale wie der Kettenlänge, dem Vernetzungsgrad oder der Polarität der Bindungen auf die Materialeigenschaften ( Arbeitsblatt 2 ). Darüber hinaus kann ergänzend auf die Besonderheiten des Polymers Polyurethan eingegangen werden. Im weiteren Verlauf der Unterrichtseinheit wird dann die Synthese dieser organischen Makromoleküle besprochen. Es wird zunächst auf die verschiedenen Reaktionstypen der Polymerisation eingegangen und daraufhin der Reaktionsmechanismus der radikalischen Polymerisation von Polyethylen eingehend betrachtet ( Arbeitsblatt 3 ). Im Anschluss an die einzelnen Unterrichtsstunden können optional fächerübergreifende Aufgabenstellungen eingebaut und dadurch ein Bezug zur gegenwärtig immer relevanter werdenden Nachhaltigkeitsthematik geschaffen werden. Dabei werden die Schülerinnen und Schüler zum Nachdenken angeregt und für einen verantwortungsbewussten Umgang mit Kunststoffen sowie der Wertschätzung von Werkstoffen im Allgemeinen sensibilisiert. Da Kunststoffe aus dem Alltag eines jeden Menschen nicht mehr wegzudenken sind, ist dieses Thema äußerst relevant. Insbesondere in Hinblick auf einen gesellschaftlichen Wunsch nach mehr Nachhaltigkeit, ist es auch deshalb wichtig, die Lernenden mit diesem Thema zu konfrontieren und bewertende Aspekte einzubauen. Die Unterrichtseinheit ist Teil der bundesweiten Rahmenlehrpläne und lässt sich für die Qualifikationsphase der gymnasialen Oberstufe im Fach Chemie nutzen. Mit Hilfe dieses Unterrichtsmaterials erhalten die Schülerinnen und Schüler ein weitreichendes Verständnis der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen von Kunststoffen und wenden dieses auf ein reales Anwendungsfeld – das Flachdach – an. Das Material besitzt dabei fächerübergreifende Aspekte und ermöglicht so das Konzept Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) in den Unterricht zu integrieren. Bei der radikalischen Polymerisation auf Teilchenebene handelt es sich um eine Thematik auf fortgeschrittenem Niveau und könnte bei Bedarf durch das Zeigen eines erklärenden Videos vertieft werden. Der komplexe Sachverhalt könnte dadurch vereinfacht und das Verständnis für chemische Reaktionsmechanismen verbessert werden. Ein gewisses Basiswissen in Bezug auf die organische Chemie ( funktionelle Gruppen , Kohlenwasserstoffe, dreidimensionale Struktur von Molekülen) wird vorausgesetzt. Erste in der Sekundarstufe I vermittelte Kenntnisse über die Struktur-Eigenschafts-Beziehungen sind hilfreich, können bei Bedarf und als Vorbereitung auf die Bearbeitung des zweiten Arbeitsblattes aber kurz wiederholt werden. Die Wahl verschiedener Sozialformen und Methoden erlaubt es den Unterricht interessant zu gestalten, sodass eine höhere Schülerzentrierung und -aktivität erreicht werden kann. So bietet beispielsweise das Gruppenpuzzle (Arbeitsblatt 2) die Möglichkeit die eigene Recherche- und Kommunikationsfähigkeit zu verbessern, indem die Informationen zunächst selbstständig erarbeitet und dann mittels Think-Pair-Share in Expertengruppen sowie anschließend im Plenum weitergegeben werden. Um das Thema zu vertiefen, kann im Anschluss die gemeinsame Bearbeitung von Anwendungsaufgaben erfolgen. Auch das Durchführen eines Lehrerversuchs zur Demonstrierung der Synthese eines Kunststoffs vertieft das zuvor erlernte Wissen und steigert außerdem das Interesse der Lernenden. Zudem wird das genaue Beobachten geschult und eine Verbindung zur Theorie geschaffen, was wiederum das tiefere Verständnis fördert. Um den Unterricht darüber hinaus abwechslungsreicher zu gestalten und die Medienkompetenz sowie einen kritisch-reflektierten Umgang mit Medien zu fördern, muss in einigen Aufgaben eigenständig recherchiert werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… definieren Kunststoffe fachlich korrekt und unterscheiden zwischen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. ordnen den drei Kunststoffklassen charakteristische Eigenschaften zu. erhalten einen Überblick über die charakteristischen Merkmale verschiedener Polymerisationsreaktionen. beschreiben das Prinzip der radikalischen Polymerisation anhand des Reaktionsmechanismus auf Teilchenebene. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… nutzen verschiedene Medien für ihre Recherche. wählen digitale Inhalte und Informationen selbständig aus. hinterfragen verschiedene Medien kritisch-reflektiert. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… wenden verschiedene Lerntechniken selbstständig an. planen die Erarbeitungsphase einer Aufgabe selbstständig. präsentieren ihre Ergebnisse strukturiert. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… kommunizieren sachlich. bearbeiten Aufgaben in Zusammenarbeit mit anderen Lernenden. teilen ihr zuvor erarbeitetes Wissen und geben dieses an ihre Mitschüler/innen weiter