ChemieLeistungskurs

Stoffe, Strukturen und Eigenschaften

Zusammenhang zwischen chemischer Bindung, Molekülstruktur und Stoffeigenschaften bei anorganischen und organischen Stoffen sowie bei Proteinen und Kunststoffen.

• ·Chemische Bindung, Struktur und Eigenschaften anorganischer Stoffe: Elektronenpaarbindung, Ionenbindung und Ionengitter, Metallbindung und Metallgitter, intermolekulare Wechselwirkungen (Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindungen, Dipol-Wechselwirkungen)
• ·Stoffklassen und Strukturmerkmale organischer Stoffe: Mehrfachbindungen, funktionelle Gruppen (Hydroxy-, Aldehyd-, Carboxy-, Carbonyl- und Estergruppe), Nomenklatur
• ·Reaktionsarten der organischen Chemie: radikalische Substitution am Beispiel der Halogenierung der Alkane, elektrophile Addition am Beispiel der Reaktion von Ethen mit Brom
• ·Proteine: Aminosäuren (Struktur, Eigenschaften, Nomenklatur), Bildung von Peptiden, Primär-, Sekundär-, Tertiär- und Quartärstruktur der Proteine
• ·Thema Kunststoffe: Struktur, Eigenschaften und Verwendung von Thermo- und Duroplasten sowie Elastomeren, Bildung synthetischer Polymere durch Polykondensation und Polymerisation, Recycling von Kunststoffen
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: SN1- und SN2-Mechanismus der nucleophilen Substitution, Mechanismus der säurekatalysierten Veresterung, cyclische Kohlenwasserstoffe und elektrophile Substitution am Benzol, Fette (Bildung, Bau, Eigenschaften, Bedeutung), optische Aktivität und Zwitterionen bei Aminosäuren, Hydrolyse eines Proteins

Grundlagen chemischer Reaktionen

Energetik, Geschwindigkeit und Gleichgewichtslage chemischer Reaktionen sowie Säure-Base-Gleichgewichte.

• ·Thermodynamik: Energieumwandlungen bei chemischen Reaktionen, 1. Hauptsatz der Thermodynamik, molare Reaktionsenthalpie, Satz von Hess, Grundlagen der Kalorimetrie
• ·Reaktionskinetik: Reaktionsgeschwindigkeit und ihre Abhängigkeit von Temperatur und Konzentration, Einfluss von Katalysatoren, Stoßtheorie, RGT-Regel
• ·Chemisches Gleichgewicht: Einstellung und Merkmale chemischer Gleichgewichte, Prinzip von Le Chatelier, Einfluss von Katalysatoren auf chemische Gleichgewichte
• ·Massenwirkungsgesetz und seine Anwendungen: kinetische Herleitung, Ableitung von Aussagen über die Lage von Gleichgewichten, Anwendung auf Gasgleichgewichte chemisch-technischer Prozesse (Kontaktverfahren, Ammoniaksynthese)
• ·Säure-Base-Gleichgewichte: Theorie nach Arrhenius und Brönsted, Anwendung des Massenwirkungsgesetzes auf Säure-Base-Gleichgewichte, Autoprotolyse des Wassers, Säure-Base-Titration und Indikatoren
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Entropie, Gibbs-Helmholtz-Gleichung, homogene und heterogene Katalyse, Löslichkeitsgleichgewichte und Löslichkeitsprodukt, Puffersysteme und Henderson-Hasselbalch-Gleichung, Titrationskurven schwacher Säuren und Basen

Elektrochemie

Redoxreaktionen, galvanische Zellen als Spannungsquellen sowie die Elektrolyse als technisches Verfahren.

• ·Atombau und Redoxreaktionen: historische Entwicklung der Atomtheorie, Oxidationszahlen, Redoxreaktion als Reaktion mit Elektronenübergang (Donator-Akzeptor-Prinzip, korrespondierende Redoxpaare)
• ·Galvanische Elemente: Elektrolyte, Elektrodenpotentiale, Standardwasserstoffelektrode, elektrochemische Spannungsreihe, Aufbau und Funktionsweise galvanischer Zellen, Primär- und Sekundärelemente (Daniell-Element, Wasserstoff-Sauerstoff-Brennstoffzelle, Bleiakkumulator), elektrochemische Korrosion und Korrosionsschutz
• ·Elektrolyse: Aufbau und Funktionsweise einer Elektrolysezelle, Reaktion an Elektroden, technisches Elektrolyseverfahren am Beispiel der elektrochemischen Raffination von Kupfer
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: Elektronenkonfiguration und Stellung im Periodensystem, pH-Wert-abhängige Redoxreaktionen, Abhängigkeit des elektrochemischen Gleichgewichts von Konzentration und Temperatur (Nernstsche Gleichung), Lithium-Ionen-Akkumulator, Faradaysche Gesetze, Schmelzflusselektrolyse, Chloralkalielektrolyse, elektrochemische Analyseverfahren (Leitfähigkeitstitration, Potentiometrie)

Analyse chemischer Reaktionen

Qualitative Nachweisreaktionen und quantitative Berechnungen als analytische Verfahren in der Chemie.

• ·Qualitative Nachweise von Sauerstoff, Wasserstoff, Ammoniak und Kohlenstoffdioxid sowie von Anionen und Kationen (Carbonat-, Sulfat-, Halogenid- und Ammonium-Ionen)
• ·Berechnungen zu Stoffmengen, Stoffmengenkonzentration, Volumina und Massen
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: Chromatographie, Komplexverbindungen (Bau, Nomenklatur, Ligandenaustauschreaktionen) und ihre Bedeutung in technischen Prozessen und biologischen Systemen