Schulinternes Curriculum Chemie mit IB-Integration
Einführungsphase und Qualifikationsphase (GK & LK) · NRW Kernlehrplan GOSt mit integriertem IB Diploma Programme Chemistry (SL/HL, First Assessment 2025)
Fassung: August 2025NRW-Basis: Schulinterner Lehrplan Chemie, Fassung Januar 2023IB-Referenz: Chemistry Guide 2023, FA May 2025EF/GK: 3 Ustd./Wo. · LK: 5 Ustd./Wo.IB-Extrastunde: 1 Ustd./Wo. in Q1 für IB-NEU-Inhalte und IASprache: Deutsch (Fachbegriffe bilingual)
Tag-System: NRW als Rückgrat, IB als Ergänzungsschicht
🟨 NRW-Basis Wird sowieso unterrichtet — steht so im NRW-KLP · gilt für alle
🟦 IB ergänzt Gleiches Thema, IB geht tiefer — im regulären Unterricht integrierbar · IB-Schüler*innen
🟥 IB-NEU (SL) Nicht im NRW-Plan — IB-Extrastunde nötig · IB-Schüler*innen
🟪 IB-NEU (HL) Nur Higher Level — IB-Extrastunde · HL-Schüler*innen
🟩 LK-Zusatz Nur NRW-Leistungskurs ohne IB-Pendant · LK-Schüler*innen
1. Rahmenbedingungen
Dieser Plan baut auf dem schulinternen Lehrplan der Fachschaft Chemie des Lessing-Gymnasiums (Fassung Januar 2023) auf und ergänzt ihn um eine vollständige IB-Integrationsschicht. In Klassen mit IB-Schüler*innen sitzen diese gemeinsam mit Nicht-IB-Schüler*innen im selben Unterricht.
Kurstyp
Ustd./Wo.
NRW-Abschluss
IB-Abschluss
IB-Extrastunden
GK (mit IB-Schüler*innen)
3 + 1 IB
Abitur (GK)
Chemistry SL
1 Ustd./Wo. in Q1 für IB-NEU-Inhalte, IA
LK (mit IB-Schüler*innen)
5 + 1 IB
Abitur (LK)
Chemistry HL
1 Ustd./Wo. in Q1 für AHL, IA
GK / LK (ohne IB)
3 / 5
Abitur
—
—
Prinzip der IB-Integration
Alle Schüler*innen folgen dem NRW-Lehrplan in der vorgegebenen Reihenfolge. Der Unterricht ist primär auf NRW-Kompetenzerwartungen ausgerichtet.
IB-Schüler*innen erhalten im selben Unterricht Vertiefungen (🟦 IB ergänzt) und nutzen die wöchentliche IB-Extrastunde für neue IB-Inhalte (🟥 IB-NEU) und HL-Erweiterungen (🟪).
Digitale Werkzeuge (ChemSketch, MoleculeSketch, Tabellenkalkulation, Cassy-Messsystem) sind integraler Bestandteil des Unterrichts und des IB-IA-Prozesses.
Fachbegriffe werden durchgehend bilingual eingeführt (DE/EN) — Voraussetzung für IB-Prüfungen auf Englisch.
2. Einführungsphase (EF) · ca. 80 Ustd. · 3 Ustd./Wo.
EF · Inhaltsfelder 1–3Organische Chemie · Kinetik & Gleichgewicht · KohlenstoffkreislaufEF · ca. 80 Ustd. gesamt
EF-I
Die Anwendungsvielfalt der Alkohole
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research💬 Communication
💡 Thinker⚖️ Principled🔎 Inquirer
ca. 30 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Kann Trinkalkohol gleichzeitig Gefahrstoff und Genussmittel sein?
Alkohol(e) auch in Kosmetikartikeln?
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Elektronenpaarbindung: Einfach- und Mehrfachbindungen, Molekülgeometrie (EPA-Modell / VSEPR)
🟨 Bewertungsaufgabe: Ethanol als Genuss- oder Gefahrstoff; Blutalkoholberechnung (B6, B7)
🟨 Struktur-Eigenschafts-Beziehungen weiterer Alkohole in Kosmetika (Glycerin, Isopropanol)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — S3.2 Organic Chemistry · S2.2 Models of Bonding
NRW und IB decken Alkohole weitgehend identisch ab. IB-spezifisch: IUPAC-Nomenklatur strenger (systematische Namen für alle Isomere inkl. cyclische); Unterschied homologische Reihe vs. Isomerie; Sigma- und Pi-Bindungen als formales IB-Konzept (S2.2 SL); Oxidation mit Dichromat quantitativ (Farbumschlag Orange → Grün als analytisches Verfahren).
🟪 IB-NEU HL — S3.2 Stereoisomerie: cis-trans und optische Isomerie
Cis-trans-Isomerie (NRW LK Q2 UV VII) und optische Isomerie (Chiralität, Enantiomere, chirales Kohlenstoffatom) sind IB-HL-Inhalte. Die Grundlage cis-trans wird hier eingeführt; Chiralität folgt in Q2 LK UV VII. → IB-Extrastunde EF (ca. 1h).
NRW-Kompetenzerwartungen
S1, S6, S11Organische Verbindungen nach funktionellen Gruppen in Stoffklassen einordnen und benennen
S2, S13, E7Zwischenmolekulare Wechselwirkungen erläutern und auf Eigenschaften anwenden
S4, S12, S14, S16Donator-Akzeptor-Prinzip mit Oxidationszahlen an der Oxidationsreihe der Alkanole erläutern
B6, B7, E1, E11Auswirkungen der Ethanolaufnahme unter Gesundheitsaspekten beurteilen
Experimente
Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen: Siedepunkte homologer Alkohole messen
IA-Vorbereitung Erste Hypothesen formulieren und Variable kontrollieren
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingStruktur-Eigenschafts-Zusammenhänge: Warum siedet Ethanol höher als Ethan? — Modellbasiertes Denken mit H-Brücken.
🔍 ResearchRecherche zu Alkoholen in Kosmetika: Quellenanalyse, Interessenlagen von Herstellern identifizieren (NRW MKR 5.2).
💬 CommunicationBewertungsaufgabe Ethanol: kriteriengeleitete Argumentation schriftlich und mündlich entwickeln.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Ethanolregulierung weltweit: Islamische Länder — Verbot; Skandinavien — Alkoholmonopol und hohe Steuern; USA — Prohibition 1920–1933; Deutschland — keine Altersbeschränkung für Bier bis 2007. Chemie ist global, Bewertung ist kulturell. Biodiesel aus Ethanol: brasilianisches Proálcool-Programm als ältestes nationales Biokraftstoffprogramm (1975) — gleichzeitig Nahrungsmittelkonkurrenz (B10, B12).
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI KI kann Strukturformeln zeichnen und Nomenklaturregeln erklären — gutes Lernwerkzeug (Ebene 1). Bewertungsaufgabe Ethanol: eigene begründete Position muss selbst entwickelt werden. ChemSketch/MoleculeSketch für Visualisierungen im Unterricht erlaubt.
EF-II
Aroma- und Zusatzstoffe in Lebensmitteln — Ester & Gleichgewicht
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt🟥 IB-NEU (SL)
🧠 Thinking🔍 Research💬 Communication
💡 Thinker📚 Knowledgeable⚖️ Principled
ca. 16 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Fußnoten in der Speisekarte — Was verbirgt sich hinter den sogenannten E-Nummern?
Fruchtiger Duft im Industriegebiet — Wenn mehr Frucht benötigt wird als angebaut werden kann
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Carbonsäuren: Eigenschaften, Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff, konservierende Wirkung
🟨 Estersynthese: Veresterung von Carbonsäure + Alkohol (Fruchtaromen); Nomenklatur der Ester; Fischer-Veresterung
🟨 Chemisches Gleichgewicht: Merkmale; Massenwirkungsgesetz K_c; Berechnung von Gleichgewichtslagen
🟨 Le Chatelier-Prinzip: Beeinflussung durch Konzentration, Temperatur, Druck (qualitativ in EF)
🟨 Katalyse: Konzentrations-, Oberflächen-, Temperatureinfluss auf Reaktionsgeschwindigkeit
🟨 Bewertungsaufgabe: natürliche vs. synthetische vs. naturidentische Aromastoffe (B5, B9, B10)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — R2.3 Equilibrium · R3.4 Condensation reactions
Gleichgewicht und Le Chatelier: NRW und IB identisch. IB-spezifisch: K_c und K_p unterscheiden (HL); Gleichgewichtslage aus K_c-Wert qualitativ vorhersagen; Estersynthese als Kondensationsreaktion im IB-Kontext (R3.4 — Verbindung zu Biopolymeren in Biologie).
🟥 IB-NEU (SL) — R2.3: Haber-Bosch als technisches Gleichgewichtsverfahren
Der Haber-Bosch-Prozess (N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃) ist IB-SL-Pflichtbeispiel für Le Chatelier in einem technischen Verfahren. NRW behandelt dies auch, aber in Q1 (UV II/III) — IB bringt es früher als Prinzipbeispiel. Verbindung zum Stickstoffkreislauf (Biologie Ö3). → IB-Extrastunde EF (ca. 1h).
Experimente
Herstellung eines Fruchtaromas: Isoamylacetat (Bananenöl) aus Isoamylalkohol + Essigsäure
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Haber-Bosch-Prozess: Fritz Haber (Deutschland, 1909) — ermöglicht Stickstoffdünger und damit Ernährung von ~50% der Weltbevölkerung, aber auch Sprengstoffsynthese im Ersten Weltkrieg. Carl Bosch (BASF) industrialisierte es. Heute: der Prozess verbraucht ~2% der weltweiten Energieproduktion und emittiert 450 Mio. Tonnen CO₂/Jahr. Gleichzeitig verhindert er globale Hungersnöte. Ambivalenz der Chemie zwischen Fluch und Segen.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI KI kann Gleichgewichtsberechnungen erklären und K_c-Aufgaben generieren. Für die Bewertungsaufgabe Aromastoffe: Quellenrecherche und Bewertungskriterien müssen eigenständig entwickelt werden. KI-generierte Argumente kennzeichnen.
EF-III
Säuren contra Kalk — Reaktionskinetik
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
🔎 Inquirer💡 Thinker🪞 Reflective
ca. 14 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Wie kann ein Wasserkocher möglichst schnell entkalkt werden?
Wie lässt sich die Reaktionsgeschwindigkeit bestimmen und beeinflussen?
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Reaktionsgeschwindigkeit: Definition, quantitative Erfassung, Messung als Konzentrations-Zeit-Graph
🟨 Katalyse: Heterogene Katalyse (Funktionsweise, Anwendungsbereiche in Industrie und Alltag)
🟨 Durchschnittsgeschwindigkeit grafisch aus experimentellen Daten ermitteln
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — R2.2 Reaction Kinetics
NRW und IB weitgehend identisch. IB-spezifisch: Maxwell-Boltzmann-Verteilung (grafisch: Fläche unter Kurve rechts von E_a); Effekt eines Katalysators auf E_a in Energiediagramm einzeichnen; Temperatureffekt quantitativ (Arrhenius qualitativ: Verdopplung der Geschwindigkeit ca. alle 10 K). Verbindung zu Enzymen (Bio Z4): katalytische Prinzipien sind universell.
Experimente — Kernstück dieses UV
Reaktion CaCO₃ + HCl: CO₂-Entwicklung zeitaufgelöst messen (Gasspritze oder Waage)
Einfluss von Temperatur, Konzentration, Korngröße auf v — vollständige Versuchsplanung
🔍 ResearchKinetische Daten grafisch auswerten: Steigung als Maß für Geschwindigkeit; Fehlerbalken einzeichnen; Ausreißer identifizieren.
⚙️ Self-mgmtErstmaliges eigenständiges Laborprotokoll führen; Zeit im Praktikum einteilen; Rohdaten sauber dokumentieren.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Katalysatoren verändern die Welt: Katalytischer Konverter (Dreiwege-Katalysator) reduziert CO, NOₓ, HC aus Autoabgasen. Entwickelt in den USA (1975, Clean Air Act), weltweit standardisiert. Enzymatische Katalyse: Waschmittelenzyme werden in Dänemark (Novozymes) entwickelt und weltweit eingesetzt — dasselbe Prinzip wie in der Zelle. Stickstoffkreislauf und Haber-Bosch: derselbe Stoff, globale Konsequenzen (Verbindung Bio Ö3).
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI Für das Kinetik-Praktikum: alle Messdaten müssen selbst erhoben werden. KI darf bei der statistischen Auswertung (Mittelwert, Steigung aus Graph) unterstützen — mit Kennzeichnung. Diagramme müssen im Protokoll selbst erstellt sein.
EF-IV
Kohlenstoffkreislauf und Klima
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt🟥 IB-NEU (SL)
🧠 Thinking🔍 Research💬 Communication
❤️ Caring⚖️ Balanced💡 Thinker
ca. 20 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Welche Auswirkungen hat ein Anstieg der Emission an CO₂ auf die Versauerung der Meere?
Welchen Beitrag kann die chemische Industrie durch die Produktion eines synthetischen Kraftstoffs zur Bewältigung der Klimakrise leisten?
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Natürlicher Kohlenstoffkreislauf: Fotosynthese, Atmung, Verwitterung, Ozean als CO₂-Senke
🟨 Bewertungsaufgabe: Folgen des Eingriffs in Stoffkreisläufe (B12, B13, B14)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — R2.3 Equilibrium: Ozeanversauerung
Ozeanversauerung als IB-Paradebeispiel für Le Chatelier: CO₂-Anstieg verschiebt Carbonat-Gleichgewicht → pH-Senkung → Auflösung von CaCO₃ in Korallenschalen. Verbindung zu Biologie D4.3 (Klimawandel). IB erwartet quantitatives Denken: Wenn pH um 0,1 fällt, wie ändert sich die H⁺-Konzentration?
🟥 IB-NEU (SL) — R1.3 Energetics: Biokraftstoffe und Atomeffizienz
Green Chemistry / Atomeffizienz (atom economy = Masse Hauptprodukt / Masse aller Reaktanden × 100%) als IB-SL-Konzept. NRW erwähnt alternative Kraftstoffe, aber Atomeffizienz als quantitatives Nachhaltigkeitsmaß fehlt im NRW-Plan. → IB-Extrastunde EF (ca. 1h). Verbindung zu Bio S2 (Gärung) und Ö3 (Stickstoffkreislauf).
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingKlimawandel als chemisches Gleichgewichtsproblem denken — naturwissenschaftliche Perspektive auf ein gesellschaftliches Thema.
🔍 ResearchQuellen zur Klimakrise kritisch bewerten: IPCC-Bericht vs. Industriepositionen vs. Aktivismus — Intention der Urheberschaft analysieren (NRW MKR 2.3, 5.2).
💬 CommunicationBinnenschifffahrt-Podiumsdiskussion: naturwissenschaftliche Argumente in gesellschaftlichem Kontext vertreten.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS CO₂-Emissionen global: China (~30%), USA (~15%), EU (~9%), Indien (~7%) — aber pro Kopf: Katar, Kuwait, UAE führen. Ozeanversauerung bedroht Great Barrier Reef (Australien) und Coral Triangle (Philippinen/Indonesien) — verursacht von Emissionen hauptsächlich anderer Länder. Pariser Abkommen: 197 Unterzeichner, aber Einhaltung freiwillig. Synthetische Kraftstoffe: Carbon-Capture + Methanolsynthese — Technologie aus Deutschland (e-fuels), global umstritten.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI Klimadaten und IPCC-Berichte sind öffentlich zugänglich — KI kann Recherche unterstützen. Für die Bewertungsaufgabe: Kriterien selbst entwickeln und begründete Position einnehmen. KI-Argumente in Diskussionen deklarieren.
3. Qualifikationsphase Q1 · Grundkurs · ca. 90 Ustd.
🟨 Praxistipps sichere Nutzung und Entsorgung von Reinigern (B8, B11)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — R3.1 Proton transfer reactions
NRW und IB nahezu identisch. IB-spezifisch: amphotere Substanzen (Wasser als Säure UND Base — Autoprotolyse); pH-Berechnungen für schwache Säuren mit Näherungsformel ([H⁺] ≈ √(K_a · c)); Verknüpfung mit Biologie (Blut-pH 7,35–7,45 = Puffer → HL UV Q1-II).
🟪 IB-NEU HL — R3.1: Titrationskurven und Puffersysteme
Titrationskurven für starke und schwache Säuren/Basen: Berechnung aller charakteristischen Punkte (Anfangs-pH, Halbäquivalenzpunkt (pH = pK_s), Äquivalenzpunkt, Überschuss). Puffersysteme: Henderson-Hasselbalch-Gleichung. Wird im LK UV Q1-LK-II vertieft — GK-HL-Schüler*innen: → IB-Extrastunde (ca. 3h).
Experimente
Praktikum: Konzentrationsbestimmung von Reinigern (Essigreiniger, Urinsteinlöser, Abflussreiniger) per Titration
Kalorimetrie: Neutralisationsenthalpie starker Säure + starker Base; Vergleich mit Literaturwert
IB-Werkzeug Cassy für pH-Messung; Titrationskurve digital aufzeichnen und auswerten
IA-Potenzial Vergleich der Titrationsverläufe verschiedener Haushaltsprodukte
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingpH-Berechnungen: starke vs. schwache Säure — warum reicht bei schwachen Säuren die vollständige Dissoziationsannahme nicht? Fehlerquellen im Modell identifizieren.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Saurer Regen: SO₂ und NOₓ aus Industriegebieten — Waldsterben in Deutschland in den 1980er Jahren war einer der ersten grenzüberschreitenden Umweltskandale (Emissionen aus Großbritannien und Tschechoslowakei). Führte zum CLRTAP-Abkommen 1979. Basische Reiniger und Gewässerschutz: Entsorgung nach § 62 WHG — deutsches Recht, aber dasselbe chemische Problem weltweit. OzeanpH als globaler Indikator: Chemie als Messinstrument für planetare Gesundheit.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI pH-Berechnungen: KI als Übungsgenerator sinnvoll (Ebene 1). Für Titrationspraktikum: Messdaten selbst erheben und auswerten. Henderson-Hasselbalch: Rechenweg muss eigenständig beherrscht werden — HL-Klausuranforderung.
Q1-II
Salze — hilfreich und lebensnotwendig
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research💬 Communication
📚 Knowledgeable⚖️ Principled⚖️ Balanced
GK: ca. 12–14 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Welche Stoffeigenschaften sind verantwortlich für die vielfältige Nutzung verschiedener Salze?
Lässt sich die Lösungswärme von Salzen sinnvoll nutzen?
🟨 Lösungswärme: endotherm und exotherm; Gitter- vs. Solvatationsenergie; Bewertungsaufgabe selbsterhitzende Verpackung
🟨 Recherche: Verwendung, Wirksamkeit, Gefahren verschiedener Salze in Alltagsbezügen
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — S2.1 The ionic model · R1.1 Enthalpy changes
Ionenbindung: IB ergänzt Gitterenergien quantitativ im Born-Haber-Kreisprozess (HL). GK/SL: Ionenbindung qualitativ, Gitterenthalpie als Konzept. Lösungsenthalpie: IB behandelt dies als Anwendung von Kreisprozessen (Hess'scher Satz). Verbindung zu Biologie: Ionen in Körperflüssigkeiten (Na⁺/K⁺-Pumpe, Blutpuffer → IB-X Homeostasis).
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingEndotherme Lösungsvorgänge: Warum löst sich NH₄NO₃ spontan, obwohl Wärme aufgenommen wird? — Entropie als Konzept einführen (Vorschau auf LK II).
🔍 ResearchSalze im Alltag: Recherche zu Medizin, Technik, Lebensmittel — Quellen kritisch bewerten.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Kochsalz (NaCl) als strategische Ressource: Salzstraßen (Sahara), Salzmonopole (British India — Gandhi Salt March 1930). Kalisalz (KCl) als Düngemittel: Deutschland einer der weltgrößten Produzenten (Kali+Salz AG). Lithiumsalze für Akkus: Lithiumdreieck Chile/Bolivien/Argentinien — geopolitische Bedeutung von Salzen im 21. Jahrhundert.
Q1-III
Mobile Energieträger im Vergleich — Elektrochemie
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt🟪 IB-NEU (HL)
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
💡 Thinker🔎 Inquirer📚 Knowledgeable
GK: ca. 18 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Wie unterscheiden sich die Spannungen verschiedener Redoxsysteme?
Wie sind Batterien und Akkumulatoren aufgebaut?
Welcher Akkumulator ist für den Ausgleich von Spannungsschwankungen bei regenerativen Energien geeignet?
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Redoxreaktionen als Elektronenübertragung: Donator-Akzeptor-Konzept; Oxidationszahlen
🟨 Metallbindung: Elektronengasmodell, Metallgitter; Voraussetzungen für Stromkreislauf
🟨 Batterien und Akkumulatoren im Vergleich: Lernzirkel (Zink-Kohle, Li-Ion, Zink-Luft)
🟨 Bewertung: Möglichkeiten und Grenzen elektrochemischer Energiespeicherung für erneuerbare Energien (B3, B10, B13)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — R3.2 Electron transfer reactions
Weitgehend identisch mit NRW. IB-spezifisch: Vorhersage der Reaktionsrichtung aus Standardpotenzialen; spontane Zellen haben positive Zellspannung E ↔ negatives ΔG (thermodynamische Verknüpfung); Oxidationsmittel wird reduziert (OILRIG). Verbindung zu Biologie: biologische Redox-Ketten (NADH/FADH₂ in Atmungskette C1.2) folgen denselben elektrochemischen Prinzipien.
🟪 IB-NEU HL — R3.2: Nernst-Gleichung und ΔG = −nFE
Nernst-Gleichung: E = E° − (RT/nF)·ln Q; Anwendung auf Konzentrationszellen. ΔG = −nFE als Verknüpfung von Elektrochemie und Thermodynamik. Berechnung der Gleichgewichtskonstante aus E°. → Wird in LK UV Q1-LK-III vollständig behandelt; GK-HL-Schüler*innen: → IB-Extrastunde (ca. 3h).
Experimente
Metall-Salzlösungen-Experimente: Redoxreaktionen beobachten, Vorhersage aus Spannungsreihe überprüfen
Zink-Luft-Zelle: Laden und Entladen; Energiedichte berechnen
IA-Potenzial Welche Variable beeinflusst die Spannung einer galvanischen Zelle am stärksten? (Konzentration, Temperatur, Elektrodenabstand)
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingRedoxreaktionen auf zwei Ebenen denken: makroskopisch (Spannung, Strom) und submikroskopisch (Elektronentransfer, Halbzellenreaktionen) — Darstellungsebenen wechseln.
🔍 ResearchAkkumulatoren-Lernzirkel: Kriterien für Vergleich selbst entwickeln (Energiedichte, Ladezyklen, Kosten, Rohstoffe, Entsorgung).
⚙️ Self-mgmtLernzirkel eigenverantwortlich bearbeiten; Ergebnisse strukturiert aufbereiten und präsentieren.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Lithium-Ionen-Akkumulator: entwickelt von Goodenough (USA/UK), Whittingham (UK), Yoshino (Japan) — Nobelpreis Chemie 2019. Lithiumabbau in Bolivien (Salar de Uyuni): größte bekannte Reserve, aber Bolivia wollte staatliche Kontrolle — geopolitischer Konflikt. Kobalt für Akkus: 70% aus DR Kongo, teilweise Kinderarbeit. Technologie und Ethik sind untrennbar.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI Spannungsberechnungen: KI als Lernwerkzeug sinnvoll. Für virtuelle Experimente (Simulation): Ergebnisse selbst interpretieren und in eigenem Protokoll dokumentieren. Nernst-Gleichung (HL): Herleitung und Anwendung müssen eigenständig beherrscht werden.
Q1-IV
Wasserstoff — Brennstoff der Zukunft?
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt🟥 IB-NEU (SL)
🧠 Thinking💬 Communication🔍 Research
⚖️ Balanced🚀 Risk-taker⚖️ Principled
GK: ca. 19 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Wie viel Energie wird bei der Verbrennungsreaktion verschiedener Energieträger freigesetzt?
Wie funktioniert die Wasserstoffverbrennung in der Brennstoffzelle?
Welche Vor- und Nachteile hat die Verwendung der verschiedenen Energieträger?
🟨 Heterogene Katalyse: PEM-Brennstoffzelle (Pt-Katalysator); Aufbau und Funktion
🟨 Elektrolyse von Wasser: Umkehr der Brennstoffzelle; Verbindung zu UV III
🟨 Wirkungsgrad der PEM-Brennstoffzelle (Schülerversuch)
🟨 Podiumsdiskussion: verschiedene Energieträger im Auto — kriteriengeleitete Bewertung (B2, B4)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — R1.1 Enthalpy changes · R1.3 Fuel cells
Verbrennungsenthalpien: IB erwartet Berechnung aus Standardbildungsenthalpien (Hess'scher Satz). NRW misst kalorimetrisch — IB verknüpft beides. Brennstoffzellen als IB-SL-Kontext für Elektrochemie: Halbgleichungen, Gesamtreaktion, theoretische Zellspannung aus Spannungsreihe (R3.2 Verbindung).
🟥 IB-NEU (SL) — R1.2: Hess'scher Satz und Standardbildungsenthalpien
IB-SL verlangt Berechnung von ΔH°rxn aus Standardbildungsenthalpien: ΔH°rxn = Σ ΔH°f(Produkte) − Σ ΔH°f(Edukte). NRW GK misst Enthalpien kalorimetrisch, rechnet aber nicht mit Standardbildungsenthalpien. → IB-Extrastunde Q1 (ca. 2h). Verbindung zu Satz von Hess (LK UV IV).
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingEnergieträgervergleich: gleiche Energiemenge — verschiedene Massen. Warum ist H₂ volumetrisch ungünstig, aber gravimetrisch ideal? Systemdenken mit mehreren Variablen.
💬 CommunicationPodiumsdiskussion mit festen Positionen: Tankstellen-Lobby vs. Automobilhersteller vs. Umweltverband vs. Stadtplaner — verschiedene Interessenlagen sachlich vertreten.
🔍 ResearchThermodynamische Daten aus Datenbanken lesen und für Berechnungen nutzen (NIST WebBook).
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Grüner Wasserstoff: EU-Strategie setzt auf Import aus Nordafrika und dem Nahen Osten (Sonneneinstrahlung) — neue geopolitische Abhängigkeiten. Japan hat als erstes Land eine nationale Wasserstoffstrategie (2017). Australien exportiert flüssigen Wasserstoff nach Japan (HESC-Projekt). Werden fossile Abhängigkeiten durch Wasserstoffabhängigkeiten ersetzt?
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI Brennstoffzellen-Wirkungsgrad-Versuch: Messwerte selbst erheben. Hess'scher Satz (IB): Rechenwege eigenständig. KI kann Standardbildungsenthalpien aus Tabellen erklären und Übungsaufgaben generieren (Ebene 1).
Q1-V
Korrosion von Metallen
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
💡 Thinker🔎 Inquirer📚 Knowledgeable
GK: ca. 8 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Wie kann man Metalle vor Korrosion schützen?
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Säure- und Sauerstoffkorrosion: Gleichungen, Bedingungen, Lokalelemente
🟦 IB ergänzt SL — R3.2: Korrosion als elektrochemischer Prozess
Korrosion als galvanisches Lokalelement: Anodischer Bereich (Oxidation Fe → Fe²⁺) und kathodischer Bereich (Reduktion O₂ → OH⁻) aus Spannungsreihe erklären. Opferanode: Zink als unedleres Metall (E°(Zn²⁺/Zn) negativer als E°(Fe²⁺/Fe)) → galvanischer Schutz. IB verbindet Korrosion systematisch mit Elektrochemie.
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingKorrosion als angewandte Elektrochemie: Vorhersage aus Spannungsreihe — warum rostet Eisen, aber nicht Gold?
🔍 ResearchEigenständige Hypothesen zum Korrosionsschutz entwickeln und experimentell überprüfen.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Korrosionskosten: weltweit ~3,4% des BIP (2016, NACE-Studie) = ca. 2,5 Billionen USD/Jahr. Infrastruktur in Entwicklungsländern besonders betroffen (kein Zugang zu Schutzmaterialien). Offshore-Windkraftanlagen: Korrosionsschutz in Salzwasser ist eine der größten Ingenieursherausforderungen der Energiewende. Titanimplantate in der Medizin: Korrosionsbeständigkeit als Voraussetzung für Biokompatibilität.
4. Qualifikationsphase Q2 · Grundkurs · ca. 70 Ustd.
Q2 GK · Inhaltsfelder Organische Chemie & WerkstoffeReaktionswege der organischen Chemie · Moderne WerkstoffeGK: ~70 Ustd.
Q2-VI
Vom Erdöl zur Plastiktüte — Polymere und Reaktionsmechanismen
🟦 IB ergänzt SL — R3.3 Organic reaction mechanisms · S2.4 Polymers
Radikalische Substitution und elektrophile Addition: NRW und IB identisch in diesem UV. IB-spezifisch: Curly-Arrow-Notation für Mechanismen (Elektronenpaar-Pfeile); Carbokation-Stabilität zur Erklärung von Markovnikov. Polymere: IB R3.3 ergänzt Addition vs. Kondensation als Unterscheidungsprinzip (Polyester = Kondensation → Q2-VIII).
🟥 IB-NEU (SL) — R1.3: Atom Economy (Atomeffizienz)
Atom Economy = (Molmasse des Hauptprodukts / Summe der Molmassen aller Reaktanden) × 100%. Radikalische Polymerisation: Atom Economy nahe 100% (keine Nebenprodukte). Kondensationsreaktion (Polyester): geringer, da H₂O abgespalten wird. → IB-Extrastunde Q2 (ca. 1h, falls nicht schon in EF-IV behandelt).
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingReaktionsmechanismen nachvollziehen: Schritt für Schritt mit Curly-Arrows denken — nicht auswendig lernen, sondern aus Elektronendichte ableiten.
🔍 ResearchRecyclingverfahren: Lernaufgabe mit Bewertung nach Atom Economy, Energie, CO₂-Fußabdruck — eigene Kriterien entwickeln.
💬 CommunicationFließdiagramm PE-Verpackung: von Erdölförderung bis Verwertung — komplexe Prozesskette visuell strukturieren.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Plastik im Ozean: 8 Mio. Tonnen/Jahr ins Meer, Great Pacific Garbage Patch. Philippinen, Indonesien, Vietnam als Hauptquellen (fehlendes Abfallmanagement). Basler Konvention (2019): Import von Plastikabfall in Entwicklungsländer eingeschränkt. Bioplastik: Polylactid (PLA) aus Maisstärke — nachwachsende Rohstoffe, aber Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion. Technologie ist global, Konsequenzen sind lokal und ungleich verteilt.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI ChemSketch für Strukturformeln und Mechanismen: legitimes digitales Werkzeug (NRW MKR 1.2). Curly-Arrow-Mechanismen in Klausuren: müssen eigenständig entwickelt werden. KI als Lernwerkzeug zum Verständnis von Mechanismen sinnvoll (Ebene 1).
Q2-VII
Kunststoffe — Werkstoffe für viele Anwendungsprodukte
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research🤝 Social
📚 Knowledgeable💡 Thinker⚖️ Balanced
GK: ca. 20 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Welche besonderen Eigenschaften haben Kunststoffe?
Wie lassen sich Kunststoffe mit gewünschten Eigenschaften herstellen?
🟦 IB ergänzt SL — S2.4 Condensation polymers
Kondensationspolymere (Polyamid/Nylon, Polyester, Polylactid): IB-Verbindung zu Aminosäuren/Peptiden (Amidbindung = Peptidbindung in Biologie) und Lipid-Esterbindung. Amidbindung = Peptidbindung: Nylon und Protein folgen identischer Chemie — starke fächerverbindende Verbindung. Biopolymere (Zellulose, Stärke, Proteine) als Kondensationspolymere aus der Natur.
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🤝 SocialGruppenpuzzle: Expertenwissen aufbauen, vermitteln und von anderen lernen — kooperative Wissenskonstruktion.
🧠 ThinkingEigenschaftsprofil → Verwendungszweck: Welcher Kunststoff ist für welchen Zweck am besten geeignet? Kriterien entwickeln und gewichten.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Polyamid (Nylon): 1938 von DuPont (USA) entwickelt, verdrängte japanische Seidenwürmer-Industrie — chemische Innovation mit globalen Wirtschaftsfolgen. Superabsorber (Polyacrylat): in Babywindeln, aber auch in humanitären Hilfspaketen für Wasserversorgung in ariden Gebieten. PLA aus brasilianischem Zuckerrohr: Biopolymer mit Landnutzungskonflikt.
Q2-VIII
Ester in Lebensmitteln und Kosmetikartikeln — Fette
🟨 NRW-Basis🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
🔎 Inquirer📚 Knowledgeable🪞 Reflective
GK: ca. 20 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Welche Fette sind in Lebensmitteln enthalten?
Wie werden Ester in Kosmetikartikeln hergestellt?
NRW-Inhalte (alle Schüler*innen)
🟨 Gesättigte vs. ungesättigte Fettsäuren: Aufbau, Eigenschaften, Jodzahl; Hydrierung (Ni-Katalysator)
🟨 Estersynthese: Myristylmyristat-Herstellung; Le Chatelier und Ausbeute; homogene Katalyse
🟨 Triglyceride: Aufbau; Verseifung (Herstellung von Seife)
🟨 Bewertung: Fettqualität in Lebensmitteln; gesättigte vs. ungesättigte Fettsäuren in der Ernährung (B7, B8)
IB-Ergänzung
🟦 IB ergänzt SL — S3.2 Condensation reactions: Lipide als Biologie-Verbindung
Triglycerid-Struktur ist in Biologie (B1.1 Lipids) und Chemie identisch — Esterbindung ist Esterbindung. IB-spezifisch: cis-trans-Isomerie bei ungesättigten Fettsäuren (cis = flüssig, trans = fest — Transfette-Problematik). Verbindung zu Bio B1.1.2 (Lipide) und Z2 (Biomembranen). Fetthärtung (Hydrierung): IB erwähnt Nickelkatalysator als heterogene Katalyse (Verbindung Q1-IV).
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingIsomerie mit Konsequenzen: Cis vs. Trans-Fettsäuren — gleiche Summenformel, drastisch verschiedene biologische Wirkung.
⚙️ Self-mgmtMyristylmyristat-Synthese: mehrstufiges Experiment planen, Ausbeute berechnen, Le Chatelier anwenden.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Palmöl: Hauptlieferant gesättigter Fette in Fertigprodukten weltweit; produziert in Indonesien/Malaysia unter Zerstörung von Regenwald (Orang-Utan-Lebensraum). EU-Palmölpolitik vs. Exportinteressen. Transfette: FDA-Verbot in den USA (2018), EU-Grenzwerte seit 2021; in vielen Entwicklungsländern weiterhin unreguliert. Chemie als Gesundheits- und Umweltpolitik.
5. Qualifikationsphase Q1 · Leistungskurs · ca. 150 Ustd.
🟩 Leistungskurs: Dieses UV ist die LK-Vertiefung zu Q1-I (GK). Alle GK-Inhalte werden vorausgesetzt und um pH-Berechnungen für schwache Säuren und Basen (nicht-vollständige Protolyse) sowie mehrprotonige Säuren erweitert.
LK-Zusatzinhalte (über GK hinaus)
🟩 LK pH-Berechnungen für schwache Säuren und Basen (nicht vollständige Protolyse; K_s-Formel)
🧠 ThinkingTitrationskurven berechnen UND messen — Modell und Experiment vergleichen. Warum weicht der berechnete vom gemessenen Wert ab?
⚙️ Self-mgmtKomplexe pH-Berechnungen systematisch strukturieren — Tabelle mit Gleichgewichtskonzentrationen als Hilfsmittel.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Blut-pH als Lebensgrundlage: pH 7,35–7,45 = Grenzen des Lebens. Höhenmedizin: bei Bergsteigern über 8000m verändert sich der Blut-pH durch Hyperventilation (CO₂-Abatmung) — dieselbe Säure-Base-Chemie. Niere als chemisches Gleichgewichtsorgan: ADH, Aldosteron und Säure-Base-Regulation — Verbindung zu Biologie IB-X (Homeostasis).
LK-II
Salze, Puffersysteme und Entropie (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt🟪 IB HL
🧠 Thinking🔍 Research💬 Communication
💡 Thinker📚 Knowledgeable❤️ Caring
LK: ca. 26 Ustd.▼
🟩 Leistungskurs: Vertiefung von Q1-II (GK). Neu hinzu: Puffersysteme, Löslichkeitsgleichgewichte und Entropie als thermodynamisches Konzept.
🟩 LK Lösungsenthalpie: Gitterenergie vs. Solvatationsenergie; endotherm/exotherm aus Daten interpretieren
🟪 IB HL Born-Haber-Kreisprozess: Gitterenthalpie aus kalorimetrischen Daten berechnen; Hess'scher Satz angewendet auf Ionenkristalle
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingSpontanität ohne Exothermie: NH₄NO₃ löst sich endotherm und spontan — Entropie als treibende Kraft verstehen. Vorschau auf Gibbs-Helmholtz (LK-IV).
💬 CommunicationPuffersysteme im Körper: medizinische Relevanz von Henderson-Hasselbalch für Fachfremde erklären.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Phosphatpuffer und Gewässereutrophierung: zu viel Phosphat aus Düngung → Algenwachstum → Sauerstoffmangel → Fischsterben. Ostsee und die Hypoxiezone vor dem Mississippi-Mündungsgebiet im Golf von Mexiko als globale Beispiele. WHO-Grenzwerte für Nitrat und Phosphat im Trinkwasser — global unterschiedlich umgesetzt.
LK-III
Mobile Energieträger — Elektrochemie mit Nernst-Gleichung (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt🟪 IB HL
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
💡 Thinker📚 Knowledgeable🔎 Inquirer
LK: ca. 24 Ustd.▼
🟩 Leistungskurs: Vertiefung von Q1-III (GK). Nernst-Gleichung, Konzentrationszellen und Faraday-Gesetze sind LK-exklusiv und gleichzeitig IB-HL-Inhalt.
LK-Zusatzinhalte
🟩 LK Nernst-Gleichung: E = E° − (RT/nF)·ln Q; Anwendung auf Konzentrationszellen
🟩 LK Berechnung der Leistung galvanischer Zellen unter Nicht-Standard-Bedingungen
🟩 LK Konzentrationszellen: Spannungsabfall bei Entladung aus Nernst erklären
🟩 LK Redoxtitration: Bestimmung von Ascorbinsäure (Vitamin C), Eisen-Ionen
🟪 IB HL ΔG = −nFE: Verknüpfung von Elektrochemie, Thermodynamik und Gleichgewichtskonstante K; Berechnung von K aus E°
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingNernst-Gleichung: Konzentration und Spannung — quantitative Vorhersage und experimentelle Überprüfung. Modell und Messung vergleichen.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Nernst-Gleichung im medizinischen Kontext: pH-Elektrode (Nernst) misst Ionenkonzentrationen in Blutgasanalyse. Entwickelt von Walther Nernst (Deutschland, Nobelpreis 1920). Elektrochemische Sensoren für Umweltmonitoring: Schwermetallnachweis in Gewässern, Glukosetests — Nernst-Prinzip in globaler Anwendung.
LK-IV
Wasserstoff und Gibbs-Helmholtz-Gleichung (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt🟪 IB HL
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
💡 Thinker📚 Knowledgeable⚖️ Balanced
LK: ca. 30 Ustd.▼
🟩 Leistungskurs: Vertiefung von Q1-IV (GK). Gibbs-Helmholtz, 2. Hauptsatz und Faraday-Gesetze sind LK-exklusiv und decken IB-HL-Thermodynamik vollständig ab.
LK-Zusatzinhalte
🟩 LK Standardreaktionsenthalpien: Satz von Hess; Berechnung aus Standardbildungsenthalpien
🟩 LK Gibbs-Helmholtz-Gleichung: Herleitung aus experimentellen Daten (Brennstoffzellen-Versuch)
🟩 LK 2. Hauptsatz der Thermodynamik: Entropiezunahme im Universum als Richtung spontaner Prozesse
🟪 IB HL ΔG°, K und T: ln K = −ΔG°/RT; Temperaturabhängigkeit der Gleichgewichtskonstante; van't-Hoff-Gleichung qualitativ
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingΔG als Triebkraft: Thermodynamik vereint Enthalpie und Entropie — Natur sucht das Minimum der freien Energie. Konzeptueller Sprung von Empirie zu Theorie.
⚙️ Self-mgmtBrennstoffzellen-Versuch: mehrstufige Datenauswertung; Gibbs-Gleichung aus Messwerten ableiten.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Josiah Willard Gibbs (USA, 1870er): einer der bedeutendsten Theoretiker — zu seinen Lebzeiten kaum anerkannt, da er auf Englisch statt Deutsch oder Französisch publizierte. Heute: Gibbs-Energie ist das zentrale Konzept der Chemischen Thermodynamik weltweit. Wasserstoff als Energieträger: Japan will 2050 kohlenstofffrei sein — H₂ als Schlüsseltechnologie. Grüner vs. Blauer vs. Grauer Wasserstoff: globale Debatte über saubere Herstellung.
LK-V
Korrosion und Faraday-Gesetze (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt🟪 IB HL
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
🔎 Inquirer💡 Thinker📚 Knowledgeable
LK: ca. 12 Ustd.▼
🟩 Leistungskurs: Vertiefung von Q1-V (GK). Faraday-Gesetze und quantitative Elektrolyse-Berechnungen sind LK-exklusiv.
LK-Zusatzinhalte
🟩 LK Faraday-Gesetze: Masse abgeschiedener Stoff ~ Ladungsmenge; m = (M · I · t) / (n · F)
🟩 LK Galvanik: Berechnung der Ausbeute, benötigter Ladungsmenge und Energie
🟩 LK Zersetzungsspannung und Überspannung bei der Elektrolyse
🟩 LK Lernaufgabe: Aluminium-Herstellung per Elektrolyse — ökologische und ökonomische Bewertung (Energieverbrauch)
🧠 ThinkingElektrolyse quantitativ: Strom × Zeit = Ladung = Stoffmenge — elektrische und chemische Größen verknüpfen.
⚙️ Self-mgmtGalvanik-Experiment eigenständig entwickeln und durchführen; Ausbeute berechnen und mit Theorie vergleichen.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Aluminium aus Elektrolyse: Hall-Héroult-Prozess (1886, USA und Frankreich gleichzeitig entwickelt) verbraucht 13–15 kWh/kg — Aluminium ist "gefrorener Strom". Deshalb werden Hütten in der Nähe von Wasserkraftwerken gebaut (Kanada, Island, Norwegen). Recycling-Aluminium: nur 5% des Energieaufwands — wirtschaftliche und ökologische Begründung für Sammlung.
LK-VI
Quantitative Analyse von Produkten des Alltags (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt🟪 IB HL
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
🔎 Inquirer📚 Knowledgeable🪞 Reflective
LK: ca. 18 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Wie hoch ist die Säurekonzentration in verschiedenen Lebensmitteln?
LK-Inhalte
🟩 LK Potentiometrische pH-Messung: pH-Elektrode (Nernst-Gleichung als Grundlage)
🟩 LK Titrationskurven: Ableitung und Berechnung charakteristischer Punkte für schwache Säuren
🟪 IB HL Potentiometrische Titration: Nernst-Gleichung in der Analytik; Messprinzip der pH-Elektrode als Konzentrationszelle
ATL & IB-Dimensionen (IA-Hauptphase)
ATL Skills
🧠 ThinkingProjektunterricht: eigenständige Forschungsfrage → Methode → Datenerhebung → Auswertung → Schlussfolgerung. Das ist die IA in Miniaturform.
🔍 ResearchFehleranalyse: systematische vs. zufällige Fehler; relative vs. absolute Fehler; Unsicherheiten in der Titration.
⚙️ Self-mgmtIA-Datenerhebung läuft parallel: Verbindung zwischen Projektunterricht und eigenem IA-Experiment herstellen.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Vitamin C: von Albert Szent-Györgyi (Ungarn, Nobelpreis 1937) isoliert und von Walter Haworth (UK) synthetisiert. Skorbut: historisch die Krankheit der Seefahrer — Entdeckung durch James Lind (UK, 1747) durch systematisches Experiment. Erste klinische Studie der Medizingeschichte. Lebensmittelkontrolle: EU-Richtlinien für Konservierungsstoffe; in anderen Ländern deutlich weniger streng reguliert.
6. Qualifikationsphase Q2 · Leistungskurs · ca. 114 Ustd.
🟩 LK Mesomerie: Elektronendelokalisation; mesomere Grenzstrukturen als Modell
🟩 LK Koordinative Bindung: Lewis-Säure-Katalysatoren (AlCl₃ bei Friedel-Crafts)
🟩 LK Technisches Syntheseverfahren: Ziegler-Natta-Katalyse (HD-PE vs. LD-PE); Wertstoffkreisläufe
🟪 IB HL SN1 und SN2: IB-HL R3.3 verlangt denselben Inhalt inklusive Stereoselektivität (Inversion bei SN2, Racemisierung bei SN1). NRW-LK und IB-HL vollständig kongruent.
🟪 IB HL Chiralität und optische Aktivität: Enantiomere, Racemische Gemische — IB-HL R3.3. NRW-LK deckt das vollständig ab.
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingSN1 vs. SN2: Kinetik, Stereochemie, Substratstruktur — alle drei Aspekte gleichzeitig berücksichtigen. Mechanismus nicht auswendig, sondern aus Elektronendichte ableiten.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Thalidomid (Contergan-Skandal): R-Enantiomer = Schlafmittel, S-Enantiomer = teratogen. 1957 in Deutschland vermarktet ohne Enantiomer-Test → 10.000 geschädigte Kinder. Führte zur Einführung von Stereoselektivitätstests in der Pharmakologie weltweit. L-DOPA gegen Parkinson: nur das L-Enantiomer wirkt. Chiralität ist keine akademische Spielerei — sie rettet Leben.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI ChemSketch/MoleculeSketch für 3D-Darstellung chiraler Moleküle: legitimes Werkzeug. Mechanismus-Aufgaben in Klausur/Abitur: Curly-Arrows eigenständig zeichnen. KI für Übungsaufgaben zu SN1/SN2 sinnvoll (Ebene 1).
LK-VIII
„InnoProducts" — Werkstoffe nach Maß: Nanochemie (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt
🤝 Social🧠 Thinking💬 Communication
🚀 Risk-taker⚖️ Balanced⚖️ Principled
LK: ca. 34 Ustd.▼
NRW-Inhalte LK (Lernfirma-Konzept)
🟩 LK Polyester (PET, Recycling-Polyester): Kondensationspolymerisation; Struktur-Eigenschafts-Beziehungen; Kondensationsreaktion vs. Additionspolymerisation
🟩 LK Nanomaterialien: Größenordnung von Nanopartikeln; Oberflächeneffekte; DWR-Imprägnierung; Quanteneffekte (qualitativ)
🟩 LK Regenbekleidung aus Polyester mit Nano-Beschichtung: Laminatstruktur, Funktion, Entsorgung
🟩 LK Innovationsmesse-Präsentation: Chancen und Risiken von Nanoprodukten kritisch diskutieren (B2, B4, B13)
🟦 IB S2.4 IB: Polyester als Kondensationspolymer — Verbindung zu Biologie: Proteine (Peptidbindung), DNA (Phosphodiesterbindung), Zellulose (glykosidische Bindung) sind alle Kondensationspolymere der Natur. Einheitliches Polymerprinzip.
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🤝 SocialLernfirma: arbeitsteilige Erarbeitung in Expertengruppen; Verantwortung für Teilbereich übernehmen; Ergebnisse auf Messe präsentieren.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Nanopartikel in Sonnenschutz: TiO₂- und ZnO-Nanopartikel — EU reguliert Partikelgröße in Kosmetika seit 2013. In anderen Ländern weiterhin unreguliert. Quantenpunkte für Bioimaging: Nobelpreis Chemie 2023 (Bawendi/Brus/Ekimov — USA/Russland). Nanomaterialien in der Krebstherapie (Liposomen-Nanopartikel als Trägersysteme) — von der Grundlagenforschung zur globalen Medizintechnologie.
LK-IX
Ester und Fette (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
📚 Knowledgeable🪞 Reflective💡 Thinker
LK: ca. 20 Ustd.▼
🟩 Leistungskurs: Vertiefung von Q2-VIII (GK). Schwerpunkt: Kondensationsmechanismus der Estersynthese und Oxidationszahlen in organischen Synthesewegen.
LK-Zusatzinhalte
🟩 LK Mechanismus der Estersynthese (Fischer-Veresterung): nucleophile Addition-Eliminierung; Curly-Arrow-Darstellung
🟩 LK Fetthärtung: Redoxreaktionen in Synthesewegen mit Oxidationszahlen; Ni-Katalysator als heterogene Katalyse
🟩 LK Technisches Syntheseverfahren: Koordinative Bindung und Katalyse (Vorschau LK-X)
🟦 IB R3.4 IB: Fette als Triester des Glycerins — identische Struktur in Biologie (B1.1.2) und Chemie. Verseifung (alkalische Hydrolyse) = Umkehr der Veresterung; Seifenherstellung als Green Chemistry.
ATL & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingMechanismus als logische Kette: nucleophiler Angriff → Zwischenstufe → Eliminierung — warum genau läuft die Reaktion in dieser Richtung ab?
⚙️ Self-mgmtMyristylmyristat-Synthese: vollständige Versuchsplanung, Ausbeute-Optimierung, Le Chatelier angewendet.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Seife: eine der ältesten chemischen Technologien (Mesopotamien, 2800 v.Chr.). Heute: WHO empfiehlt Seifenhände waschen als günstigste Infektionspräventionsmaßnahme. Aber 3 Milliarden Menschen haben keinen Zugang zu Seife und Wasser. Biodiesel aus Fetten (Transesterifikation): in Deutschland aus Raps, in Indien aus Jatropha, in den USA aus Sojaöl — globale Landnutzungskonkurrenz.
LK-X
Die Welt ist bunt — Farbstoffe und Aromaten (LK)
🟩 LK-Pflicht🟦 IB ergänzt🟪 IB HL
🧠 Thinking🔍 Research⚙️ Self-mgmt
🔎 Inquirer💡 Thinker📚 Knowledgeable
LK: ca. 16 Ustd.▼
NRW-Leitfragen
Warum erscheinen uns einige organische Stoffe farbig?
LK-Inhalte
🟩 LK Farbigkeit und Licht: Komplementärfarben, Absorptionsspektren; chromophore Gruppen (Auxochrome, Chromophore)
🟪 IB HL Aromaten und EAS: IB-HL R3.3 behandelt Benzol, Mesomerie, elektrophile Substitution — vollständige Überschneidung mit NRW-LK. Nur die Terminologie weicht leicht ab (IB: delocalization; NRW: Mesomerie).
ATL, LP & IB-Dimensionen
ATL Skills
🧠 ThinkingFarbigkeit als Quantenphänomen: Absorptionswellenlänge hängt von konjugiertem System ab — längeres π-System → längere Wellenlänge → andere Farbe. Modell für Struktur-Eigenschafts-Beziehung auf quantenmechanischer Ebene.
⚙️ Self-mgmtDünnschichtchromatographie: Rf-Werte berechnen und auswerten; Farbstoffe in Alltagsprodukten identifizieren.
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS Mauvein (1856, W. Perkin, UK): erster synthetischer Farbstoff; ermöglichte Industrialisierung der Textilfärbung und legte Grundstein der chemischen Industrie. Indigofärbung: traditionell in Indien (Indigo aus Pflanze), durch synthetisches Indigo (BASF, 1897) verdrängt — wirtschaftliche Katastrophe für indische Bauern. Azo-Farbstoffe: in EU verboten (krebserregend), in Bangladesh/China weiter in Verwendung — globale Regulierungsungleichheit in der Textilindustrie.
🤖 ACADEMIC INTEGRITY & KI Absorptionsspektren interpretieren: eigenständige Auswertung. EAS-Mechanismus in Klausur/Abitur: Curly-Arrows selbst entwickeln. KI für Strukturformel-Visualisierung und Mechanismusverständnis sinnvoll (Ebene 1). Chromatographie-IA: Messdaten selbst erheben.
7. IB-Übersicht: Was kommt wo dazu?
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick, welche IB-Inhalte im regulären Unterricht integriert werden (🟦) und welche zusätzlich in der IB-Extrastunde behandelt werden müssen (🟥🟪).
Hinweis: Im LK (5 Ustd./Wo.) werden viele IB-HL-Inhalte bereits im regulären NRW-Unterricht abgedeckt. Der Mehraufwand für IB-HL ist beim LK deutlich geringer als beim GK-SL. Die 1 IB-Extrastunde in Q1 ist primär für den GK/SL und für IA-Betreuung vorgesehen.
Das IB verpflichtet zur expliziten Vernetzung zwischen den Naturwissenschaften. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten inhaltlichen Brücken zwischen diesem Chemie-Curriculum und dem schulinternen Biologie-Curriculum (NRW-zentriert).
Konzept
Chemie-UV
Biologie-UV
Gemeinsamer Kern
Wasser & H-Brücken
EF-I · S2.2 (Bindungsmodelle)
Bio Z2 · Biomembranen (A1.1)
Chemie: H-Brücken als zwischenmolekulare Kräfte, Elektronegativität, Anomalie des Wassers. Bio: biologische Rolle, Kohäsion, Lösungsmittel. Identische Moleküleigenschaften — zwei Perspektiven.
Chemie: Enthalpie, Gibbs-Energie (HL), ΔG < 0 für Spontanität. Bio: ATP als Energiewährung, ATP-Kopplung ermöglicht nicht-spontane Prozesse, Chemiosmose. Brücke: ΔG der ATP-Hydrolyse ist negativ — treibt Biosynthese an.
Redoxreaktionen
Q1-III · R3.2 (Elektrochemie) / LK-III+V
Bio S2 · Zellatmung (C1.2: NAD⁺/NADH, Atmungskette)
Chemie: Halbgleichungen, Standardelektrodenpotenziale, ΔG = −nFE. Bio: NAD⁺/NADH und FAD/FADH₂ als biologische Elektronenträger; Atmungskette als Redox-Kaskade; O₂ als Endakzeptor. Gleiche Elektronenübertragungslogik.
Säure-Base & Blutpuffer
Q1-I · R3.1 / LK-I+II (Puffersysteme)
Bio N1/IB-X · Homeostasis (Blut-pH 7,35–7,45)
Chemie: K_a, Henderson-Hasselbalch, Bicarbonat-Puffer berechnen. Bio: Kohlensäure-Bicarbonat-Puffer im Blut, Niere als Säure-Base-Organ, Enzym-pH-Optima. Blut als biologischer Puffer — exakt dieselbe Gleichgewichtschemie.
Gleichgewicht & CO₂-Chemie
EF-II/IV · R2.3 (Le Chatelier, Ozeanversauerung)
Bio S3 · Fotosynthese (C1.3) / Bio Ö3 · Klimawandel (D4.3)
Chemie: CO₂ + H₂O ⇌ H₂CO₃ als Gleichgewicht; Haber-Bosch als technisches Verfahren. Bio: RuBisCO fixiert CO₂ (Calvin-Zyklus); Ozeanversauerung bedroht Korallen. Verbindung: Stickstoffkreislauf = Haber-Bosch im ökologischen Kontext.
Bio G1 · Genetik (Gelelektrophorese, Bioinformatik)
Chemie: Dünnschichtchromatographie (Rf-Werte), Titrationskurven, potentiometrische Messung. Bio: Gelelektrophorese (DNA nach Größe), BLAST (Sequenzvergleich). Gemeinsam: Chromatographie trennt nach Eigenschaften — ob chemische Gruppen oder DNA-Fragmentgröße.
Koordination mit der Biologie-Fachschaft — Parallelunterricht
🌍 INTERNATIONAL MINDEDNESS — Fächerübergreifend
Nobelpreis Chemie 2020: Jennifer Doudna (USA) und Emmanuelle Charpentier (Frankreich/Deutschland) für CRISPR-Cas9 — eine Entdeckung die Molekularbiologie und Chemie untrennbar verknüpft. Nobelpreis Chemie 2023: Bawendi, Brus und Ekimov für Quantenpunkte — verbindet Physik, Chemie und Bioimaging. Die größten Herausforderungen (Klimawandel, Krebs, Antibiotikaresistenz) erfordern simultanes chemisch-biologisches Denken. Das IB-Querschnittskonzept spiegelt die Realität moderner Wissenschaft wider.
9. Nature of Science (NoS) & IB Tools
Nature of Science ist keine eigene Lehrplaneinheit, sondern eine Querschnittsdimension aller IB-Subtopics. Sie fragt: Wie entsteht chemisches Wissen? Welche Rolle spielen Modelle, Experimente, Mathematik und Zusammenarbeit in der Chemie? Im NRW-Plan entspricht dies dem Kompetenzbereich E (Erkenntnisgewinnung), geht aber philosophisch weiter.
9.1 NoS-Aspekte im Chemie-Curriculum
NoS-Aspekt
NRW-Kompetenz
Primäres UV
Beispiel
Modelle und ihre Grenzen
E7, S9
EF-I (EPA), Q1-I (Brønsted)
Atommodelle (Dalton → Bohr → Orbital): kein Modell ist vollständig richtig, jedes erklärt mehr als das vorherige
Das IB Scientific Investigation (IA) ist eine individuelle wissenschaftliche Untersuchung (~10 Unterrichtsstunden). Es wird intern bewertet und extern moderiert. Gewichtung: 20% der Gesamtnote.
Phase
Zeitraum
Aktivität
IA-Kriterium
Einführung
EF-III (Nov.)
IA-Format kennenlernen; Kinetik-Experiment als Muster-IA analysieren; Kriterien lesen und diskutieren
Finale digitale Abgabe; interne Bewertung durch Lehrkraft; Moderation durch IBO
Alle 4 Kriterien (je 6 Punkte = 24 Punkte gesamt)
Mögliche IA-Themen nach UV
UV
Mögliche Forschungsfrage
Methode
EF-I · Alkohole
Wie beeinflusst die Kettenlänge von Alkanolen die Siedetemperatur?
Messung Siedepunkte; Auftragung gegen C-Anzahl
EF-III · Kinetik
Wie beeinflusst die HCl-Konzentration die Reaktionsgeschwindigkeit mit CaCO₃?
CO₂-Gasentwicklung zeitaufgelöst; Cassy
Q1-I · Säuren
Wie ändert sich der Essigsäuregehalt in Apfelessig bei verschiedener Lagerungstemperatur?
Säure-Base-Titration; potentiometrisch
Q1-III · Elektrochemie
Wie beeinflusst die Cu²⁺-Konzentration die Spannung des Daniell-Elements?
Spannungsmessung; Nernst-Gleichung überprüfen
Q1-IV · Enthalpie
Wie hängt die Verbrennungsenthalpie von Alkanolen von der Molmasse ab?
Kalorimetrie; Werte gegen Molmasse auftragen
LK-VI · Analytik
Wie hoch ist der Vitamin-C-Gehalt in verschiedenen Fruchtsäften nach verschiedener Lagerung?
Redoxtitration mit KIO₃; Vergleich frisch/nach Lagerung
LK-X · Farbstoffe
Welcher Farbstoff aus Lebensmitteln lässt sich per DC am besten identifizieren?
Dünnschichtchromatographie; Rf-Werte; Vergleich
11. Collaborative Sciences Project (CSP)
Das CSP ist eine verpflichtende IB-Komponente (~10 Stunden) in Kooperation mit Biologie und ggf. Physik. Es wird nicht benotet; Schüler*innen reichen eine 100-Wörter-Reflexion ein.
Phase
Zeitraum
Aktivität
Planung
EF, 2. Halbjahr
Abstimmung mit Biologie-Lehrkraft; Thema und Methode gemeinsam festlegen
Durchführung
Übergang EF → Q1 (~10h)
Fächerübergreifende Gruppen erheben, analysieren und interpretieren Daten; Chemie und Bio tragen je ihren Fachbeitrag bei
Reflexion
Q1, Woche 1–2
Individuelle 100-Wörter-Reflexion: fächerverbindende Erkenntnisse; wie ergänzten sich Chemie- und Bio-Perspektive?
🤖 CSP und KI: KI-Werkzeuge dürfen im CSP für Literaturrecherche und Datenvisualisierung eingesetzt werden — mit vollständiger Kennzeichnung. Der kollaborative Prozess, das Versuchsdesign, die Datenerhebung und die 100-Wörter-Reflexion müssen authentisch und eigenständig sein.
12. Operatoren DE / EN — Aufgabensprache im Vergleich
IB-Prüfungen werden auf Englisch geschrieben. Im bilingualen Unterricht werden beide Operatorensysteme parallel trainiert. Die folgende Tabelle zeigt die Entsprechungen.
NRW Operator (DE)
IB Command Term (EN)
AFB
Erwartete Leistung
nennen, angeben
state, list, identify
I
Fakten ohne Erklärung, kurze Antwort
beschreiben
describe, outline
I–II
Sachverhalt in eigenen Worten ohne Erklärung
erklären
explain
II
Ursache-Wirkungs-Zusammenhang herstellen
erläutern
explain (with detail)
II
Ausführlich erklären mit Fachbegriffen und Beispielen
begründen
justify, give reasons
II–III
Schlussfolgerung mit Belegen stützen
vergleichen
compare and contrast
II
Gemeinsamkeiten UND Unterschiede strukturiert nennen
auswerten / interpretieren
analyse, interpret
II–III
Daten und Graphen bedeutungsgebend durcharbeiten
beurteilen / bewerten
evaluate, assess
III
Kriteriengeleitetes Urteil mit Abwägung
ableiten / schlussfolgern
deduce, conclude
II–III
Logische Schlussfolgerung aus gegebenen Daten
vorhersagen
predict, suggest
II–III
Erwartetes Ergebnis mit Begründung angeben
entwerfen / planen
design, plan, propose
III
Eigenständige Konzeption (z.B. Experiment)
berechnen / bestimmen
calculate, determine
I–II
Quantitatives Ergebnis mit Rechenweg
skizzieren / zeichnen
sketch, draw, label
I–II
Beschriftete visuelle Darstellung
diskutieren
discuss
III
Verschiedene Perspektiven und Argumente abwägen
Stellung nehmen
evaluate (with opinion)
III
Begründete persönliche Position einnehmen
IB-Tipp: "State" erwartet nur eine Aussage ohne Erklärung — wer trotzdem erklärt, verliert keine Punkte, verschwendet aber wertvolle Zeit. "Explain" verlangt immer eine kausale Verknüpfung (weil / da / deshalb). Für Berechnungen gilt: immer Formel angeben, Werte einsetzen, Einheit angeben.
13. Academic Integrity & KI-Nutzung
Die Schule versteht KI als Werkzeug, das kompetent eingesetzt werden muss. KI-Kompetenz ist Teil der IB-ATL-Dimensionen Research Skills und Thinking Skills sowie des NRW-Medienkompetenzrahmens.
Hausaufgaben, Protokolle, Referate, Recherche im IA-Hintergrund
Erlaubt mit Deklaration
Tool, Prompt und Art der Nutzung angeben
3 — Keine KI
NRW-Klausuren, IB-Prüfungen (Paper 1/2), IA-Datenerhebung und -auswertung
Nicht erlaubt
IBO Academic Integrity Policy + NRW APO-GOSt §13
Facharbeit — Besondere Regelung
KI-Nutzung in der Facharbeit ist erlaubt, muss aber vollständig und transparent deklariert werden. Ein Abschlussgespräch mit der betreuenden Lehrkraft sichert das eigenständige Verständnis der chemischen Inhalte.
IB-IA — Spezifische Regelungen
Research Design: Forschungsfrage, Hypothese und Versuchsdesign müssen eigenständig entwickelt werden.
Datenerhebung: Alle Messdaten selbst erheben; KI-generierte Daten sind niemals zulässig.
Data Analysis: Statistische Auswertung mit Software oder KI erlaubt — mit vollständiger Kennzeichnung des Werkzeugs.
Conclusion & Evaluation: Schlussfolgerungen, Fehleranalyse und Verbesserungsvorschläge müssen die eigenen sein.
Digitale Werkzeuge und KI in der Chemie
ChemSketch, MoleculeSketch und Cassy sind keine KI — sie sind anerkannte wissenschaftliche Werkzeuge (NRW MKR 1.2) und können ohne Einschränkung genutzt werden. KI im engeren Sinne (Large Language Models wie Claude, ChatGPT) folgt den Drei-Ebenen-Regeln.
🤖 Grundsatz für den Chemieunterricht: KI kann Reaktionsmechanismen erklären, Nomenklaturregeln üben und Übungsaufgaben generieren. Aber das eigenständige Zeichnen von Curly-Arrow-Mechanismen, die Herleitung von Gleichgewichtskonstanten aus Messdaten und die Fehleranalyse im IA — das muss die Schülerin bzw. der Schüler selbst können. Das Abschlussgespräch zur Facharbeit und die IB-Prüfung machen den Unterschied sichtbar.
14. Leistungsbewertung
NRW-Klausuren (alle Schüler*innen)
Gemäß dem schulinternen Lehrplan der Fachschaft Chemie (Fassung Januar 2023): Klausuren werden nach AFB I–III strukturiert, orientieren sich an den Zentralabitur-Vorgaben und werden kriterienorientiert korrigiert. Aufgabenstellung mit 3 Teilaufgaben im GK / 3–5 im LK.
IB-Externe Prüfung (IB-Schüler*innen)
Komponente
SL
HL
Gewichtung
Paper 1A (40 MCQ) + Paper 1B (datenbasiert, kurze Antworten)
1h 30
2h
36%
Paper 2 (Extended Response: strukturierte und Aufsatzfragen)
Bezug zur Hypothese, wissenschaftliche Erklärung, Vergleich mit Literaturwert
Evaluation
6
Analyse der Fehlerquellen (systematisch/zufällig), Verbesserungsvorschläge, Erweiterungen
Empfehlung: Doppelformat-Klausuren
In Kursen mit IB-Schüler*innen empfiehlt sich pro Halbjahr eine Klausur im NRW-Format (deutsch, AFB I–III) und eine im IB-Paper-2-Format (englisch, datenbasiert + Extended Response). Dies bereitet IB-Schüler*innen gezielt auf Paper 2 vor und trainiert alle Schüler*innen in englischer Fachsprache.
Die detaillierten Bewertungsmaßstäbe (Notentabelle, Sonstige Mitarbeit, Klausurformat) folgen den schulinternen Absprachen der Fachschaft Chemie (Fassung Januar 2023, Abschnitt 2.3). Für die IB-IA gelten die IBO-Kriterien (je 6 Punkte = 24 Punkte gesamt = 20% der Note).
15. Anhang & Quellen
15.1 Verbindliche Dokumente
Lessing-Gymnasium Köln: Schulinterner Lehrplan Chemie, Fassung Januar 2023
IBO (2023): Diploma Programme Chemistry Guide. First Assessment May 2025.
MSB NRW (2022): Kernlehrplan für die Gymnasiale Oberstufe — Chemie.
Chemie heute Sek II (Schroedel) — Neuanschaffung für neuen KLP geplant
Neuss, G. (2023): Chemistry for the IB Diploma. Cambridge University Press. Bylikin, S. et al. (2023): IB Chemistry Course Book. Oxford University Press.
15.4 Wettbewerbe und Förderung (Lessing-Gymnasium)
Internationale Junior Science Olympiade (IJSO): fächerübergreifend (Physik, Chemie, Bio) — Klasse 7–10; Vorbereitung koordiniert mit anderen MINT-Fächern
Chemieolympiade (IChO-Vorausscheidung): Klasse 8 bis Abitur; fördert besonders leistungsstarke Schüler*innen
Chemie die stimmt: regionaler Wettbewerb mit Experimentalbezug
Projektkurs Practical Advanced Biology: fächerübergreifende Verbindung — IB-IA-Methodik auch für Chemie nutzbar
Version: August 2025 · Schule: Lessing-Gymnasium Köln · Fach: Chemie (mit IB-Integration) · Sprache: Deutsch (Fachbegriffe bilingual DE/EN) ·
Dieses Dokument ist ein lebendes Curriculum und wird jährlich durch die Fachkonferenz Chemie überprüft und bei Bedarf angepasst.
Cross-Subject-Verbindungen werden mit der Fachschaft Biologie koordiniert (Stand: Biologie-Curriculum, Fassung August 2025).
IB Chemistry — Vollständige Subtopic-Übersicht
Alle 22 IB-Chemistry-Subtopics (Structure S1–S3 & Reactivity R1–R3) mit Zuordnung zum NRW-Curriculum · Lessing-Gymnasium · First Assessment 2025
22 Subtopics22 Standard Level+HL Higher Level enthaltenSuche filtert in Echtzeit
Keine Subtopics gefunden.
S
Structure
Aufbau der Materie — Modelle, Bindungen, Periodensystem
S1.1Introduction to the Particulate Nature of Matter
SL🟨 NRW-Basis
→ EF-I · Alkohole (Sek-I-Vorwissen)
Atome, Elemente, Verbindungen, Gemische; Zustände der Materie; Teilchenmodell. Sek-I-Vorwissen — wird in EF vorausgesetzt und in IB systematisch verankert.
S1.2The Nuclear Atom
SL🟨 NRW-Basis
→ EF-I (Sek-I-Vorwissen / IB-Vertiefung)
Kernaufbau (Protonen, Neutronen, Elektronen), Massenzahl, Ordnungszahl, Isotope, relative Atommasse. NRW Sek I — IB vertieft Massenspektrometrie (Isotopen-Häufigkeit) und relative Atommasse aus MS-Daten.
S1.3Electron Configurations
SL🟨 NRW-Basis
→ EF-I (Sek-I-Vorwissen)
Elektronenkonfigurationen; Aufbau-, Hund- und Pauli-Prinzip; s, p, d, f-Orbitale. NRW behandelt Elektronenkonfigurationen in der Sek I (Schalenmodell) — IB vertieft mit Orbital-Modell und Ausnahmen (Cr, Cu).
S1.4Counting Particles by Mass (Moles)
SL🟨 NRW-Basis
→ EF-I (EF-Grundlagen / alle UV)
Mol-Konzept, Avogadro-Zahl, molare Masse, Stöchiometrie, empirische und Molekülformeln. NRW behandelt Stöchiometrie durchgehend — IB formalisiert das Mol-Konzept strenger. Grundlage für alle UV.
S1.5Ideal Gases
SL🟥 IB-NEU SL
→ Q1-IV · Wasserstoff / EF-III · Kinetik
Ideales Gasgesetz (PV = nRT), molares Volumen (22,4 L/mol bei STP), kinetische Gastheorie. NRW behandelt Gase hauptsächlich qualitativ. IB-SL verlangt quantitative Berechnungen mit PV=nRT. → IB-Extrastunde EF/Q1 (ca. 1h).
Kovalente Bindung: Lewis-Strukturen, VSEPR (EPA-Modell), Molekülgeometrie, Polarität, σ- und π-Bindungen. NRW EF-I behandelt EPA-Modell und Polarität. IB ergänzt Lewis-Strukturen formal und Oxidationszahlen in organischen Verbindungen.
S2.3The Metallic Model
SL🟨 NRW-Basis
→ Q1-III · Elektrochemie
Metallbindung: Elektronengasmodell, Metallgitter, Leitfähigkeit, Duktilität, Legierungen. NRW Q1-III behandelt Metallbindung als Voraussetzung für Elektrochemie. IB verknüpft mit Bandmodell (qualitativ, HL).
S2.4From Models to Materials
SL🟨 NRW-Basis
→ Q2-VII · Kunststoffe / LK-VIII · Nanochemie
Polymere (Additions- und Kondensationspolymere), Kunststoffklassen, Nanomaterialien, Oberflächeneffekte. NRW Q2-VI/VII und LK-VII/VIII decken Polymere und Nanochemie vollständig ab. IB verbindet Polymere mit Biopolymeren (Proteine, DNA, Polysaccharide).
S3.1The Periodic Table — Classification of Elements
SL🟨 NRW-Basis
→ EF-I (Sek-I-Vorwissen)
Periodensystem: Perioden, Gruppen, Blöcke; Periodizität von Ionisierungsenergie, Atomradius, Elektronegativität. NRW Sek I und EF — IB vertieft Trends quantitativ und erklärt Ausnahmen (Effektive Kernladung).
S3.2Functional Groups — Classification of Organic Compounds
SL🟨 NRW-Basis
→ EF-I · Alkohole / Q2-VI–LK-X
Organische Stoffklassen und funktionelle Gruppen: Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren, Ester, Amine, Halogenalkane, Aromaten. NRW EF-I und Q2-Reihe behandeln alle Stoffklassen. IB strukturiert nach R-Gruppen und systematisiert Nachweisreaktionen.
R
Reactivity
Reaktivität der Materie — Thermodynamik, Kinetik, Gleichgewicht, Redox, Organik
Reaktionsenthalpie, Kalorimetrie, Hess'scher Satz, Standardbildungsenthalpien, Bindungsenthalpien. NRW Q1-I (Neutralisationsenthalpie) und Q1-IV (Verbrennungsenthalpien). IB-SL ergänzt Berechnung aus Standardbildungsenthalpien. IB-HL: Born-Haber.
R1.2Energy Cycles in Reactions
SL🟩 LK deckt ab
→ LK-IV · Gibbs / LK-II · Puffer (Born-Haber)
Energiekreisprozesse: Hess'scher Satz (SL); Born-Haber-Kreisprozess für Ionenkristalle (HL). NRW-LK behandelt Hess (LK-IV) und Gitterenergie (LK-II). IB-HL Born-Haber kongruent mit LK-II.
R1.3Energy from Fuels
SL🟥 IB-NEU SL
→ Q1-IV · Wasserstoff / EF-IV · Klimawandel
Brennstoffe und Verbrennungsenthalpien; Atom Economy als Maß für Syntheseeffizienz; Green Chemistry-Prinzipien; Biokraftstoffe. Atom Economy fehlt im NRW-GK. → IB-Extrastunde EF-IV oder Q1-IV (ca. 1h).
R1.4Entropy and Spontaneity
SL🟩 LK deckt ab
→ LK-IV · Gibbs-Helmholtz
Entropie, Gibbs'sche freie Enthalpie (ΔG = ΔH − TΔS), Bedingungen für Spontanität. NRW-GK: Entropie qualitativ in LK-II; NRW-LK: Gibbs-Helmholtz vollständig (LK-IV). IB-SL: ΔG qualitativ; IB-HL: ΔG = −nFE und Beziehung zu K.
R2.1How Much? The Amount of Chemical Change
SL🟨 NRW-Basis
→ EF (Grundlagen Stöchiometrie)
Stöchiometrie, Grenzreagenz, Ausbeute, Atom Economy. NRW EF und alle Q-UV — Stöchiometrie ist durchgehend. IB ergänzt Atom Economy als Nachhaltigkeitsmaß (R1.3) und Konzentrationsberechnungen (mol/L).
Chemisches Gleichgewicht, Le Chatelier-Prinzip, K_c, K_p (HL); Haber-Bosch als technisches Beispiel; Ozeanversauerung. NRW EF-II und EF-IV decken das weitgehend ab. IB ergänzt K_p und ΔG°/K-Beziehung (HL: LK-IV).
R3.1Proton Transfer Reactions
SL🟨 NRW-Basis
→ Q1-I · Säuren/Basen / LK-I+II
Säure-Base-Konzept (Brønsted-Lowry), pH, K_a, pK_a, Puffersysteme (Henderson-Hasselbalch), Titrationskurven. NRW Q1-I (GK) und LK-I+II decken das vollständig ab. IB-HL: Titrationskurven aller Stärken + K_sp.
R3.2Electron Transfer Reactions
SL🟨 NRW-Basis
→ Q1-III · Elektrochemie / LK-III+V
Redoxreaktionen, galvanische Zellen, Standardelektrodenpotenziale, Elektrolyse. NRW Q1-III+V (GK) und LK-III+V decken das vollständig ab. IB-HL: Nernst-Gleichung + ΔG = −nFE + Faraday (LK-Inhalte).
R3.3Electron Sharing Reactions
SL🟨 NRW-Basis
→ Q2-VI · Polymere / LK-VII · Mechanismen
Organische Reaktionsmechanismen: Radikalische Substitution, elektrophile Addition (EAS), nucleophile Substitution (SN1/SN2). NRW Q2-VI (GK: RS, EA) und LK-VII (SN1/SN2) decken das ab. IB-HL: SN1/SN2 + Stereochemie (LK-VII vollständig kongruent).
R3.4Electron Pair Sharing Reactions
SL🟨 NRW-Basis
→ Q2-VIII · Ester / LK-IX · Ester (LK)
Kondensationsreaktionen: Veresterung (Kondensation), Hydrolyse (Umkehr), Amidbildung, Verseifung. NRW Q2-VIII und LK-IX behandeln Estersynthese und Fette. IB-HL: Mechanismus der Fischer-Veresterung + Amide als Peptidbindungen (Verbindung zu Biologie).