Wahlpflichtunterricht - Chemie/Biologie

Im Fach Biochemie werden Inhalte aus der Biologie mit Inhalten aus der Chemie verknüpft. Die Fachlehrerinnen achten hierbei besonders auf handlungs- und problemorientierten Unterricht, der aus der unmittelbar erlebten Umgebung der Schüler/ -innen stammt. Einen großen Stellenwert haben daher Schülerexperimente.

So untersuchen die Schüler/ -innen was  es mit limnischen Eruptionen in Afrika auf sich hat, wie ein Öltropfen schweben kann und bauen eine chemische Ampel.

Desweiteren beschäftigen sie sich mit Diffusionsvorgängen, um zu erklären, wie Pflanzen Wasser aufnehmen können. Osmotische Veränderungen werden mittels Mikroskope beobachtet.

Ein weiteres großes Inhaltsfeld bildet die Lebensmittelchemie. Hier untersuchen die Schüler/ -innen das beliebte Getränk Cola auf ihre Inhaltsstoffe mittels verschiedener Trennverfahren sowie auf die Auswirkung von zu hohem Colakonsum auf den Organismus. Anschließend stellen die Schüler/ -innen einen Fruchtwein her und untersuchen die Aufgabe von Hefezellen. Sie lernen die Eigenschaften und Gefahren von Ethanol kennen und können den Alkoholgehalt bestimmen.

Eine Besonderheit in diesem Wahlpflichtkurs bestand bisher darin, dass zu Beginn der Jahrgangsstufe 8 alle Schülerinnen und Schülern des Kurses verpflichtend am Wettbewerb „Chemie entdecken“ teilnahmen, der von der Universität Köln angeboten wurde. Nachdem dieser Wettbewerb nun leider nicht mehr angeboten wird, haben sich die Chemielehrerinnen auf die Suche nach einem vergleichbarem Wettbewerb gemacht und diesen in der "JuniorScienceOlympiade" gefunden.

Dabei handelt es sich - wie bei Chemie entdecken - um einen Experimentalwettbewerb für Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I aller Schulformen in NRW. Er stellt als Aufgabe chemische Experimente, die mit einfachen Mitteln zu Hause durchgeführt werden können, wobei inhaltlich jeweils ein Alltagsphänomen im Mittelpunkt steht. Über diese Experimente soll schriftlich berichtet werden. Für verschiedene Jahrgänge gibt es Zusatzfragen, die ebenfalls zu beantworten sind. Der Wettbewerb soll zum Experimentieren anregen und anleiten, Alltagsfragen aufgreifen, interessante Aspekte der Chemie unserer unmittelbaren Umgebung entdecken lassen und Interesse an der Chemie auch außerhalb des Unterrichts wecken. Er eignet sich deshalb besonders zur individuellen Förderung.

8.1 Chemische und biologische Grundtechniken - Wasser und seine Bedeutung

Im ersten Teil dieses Halbjahres werden wir uns mit einigen biologischen und chemischen Techniken beschäftigen wie Lösen, Kristallisieren, Fällen, Reinigen. Danach wird es um die Frage gehen: Um welchen Stoff handelt es sich?

Wir werden Stofferkennung anhand von Eigenschaften und typischen Nachweisreaktionen durchführen.

Im zweiten Teil befassen wir uns mit Wasser als Lösungsmittel. Wir stellen Kältemischungen her und untersuchen die Funktionsweise von Taschenwärmern. Dabei interessiert uns vor allem die Kristallbildung.

Wir machen einen Ausflug in „Gefährliches Wasser“ (Limnische Eruptionen) und untersuchen die Vorgänge bei Vulkanausbrüchen mit Kohlenstoffdioxidfreisetzung.

Wir wollen anschließend eine „Chemische Ampel“ bauen, indem wir farbige Lösungen herstellen und schichten. Nur bei geschicktem Arbeiten gelingt diese Ampel.

Anschließend wird es mehr biologisch. Wir untersuchen den Aufbau von Pflanzenzellen mit dem Mikroskop. Anschließend analysieren wir mit geeigneten Experimenten die Aufnahme und Abgabe von Wasser durch die sogenannte Diffusion und Osmose. Wir übertragen die Kenntnisse auf den Wassertransport in Pflanzen und fragen uns, wie das Wasser in die Blätter hoher Bäume kommt.

8.2 Lebensmittelchemie und Ernährung

Aus dem riesigen Bereich der Lebensmittelchemie wollen wir einen kleinen Ausschnitt herausgreifen und uns mit Cola, dem Vitamin C und Farbstoffen in Lebensmittel und der Natur befassen.

Zunächst untersuchen wir Cola und Cola light, dem wir die Inhaltsstoffe identifizieren und miteinander vergleichen. Wir beschäftigen uns mit der Wirkung der einzelnen Inhaltsstoffe wie z.B. Phosphorsäure oder Zucker auf den Geschmack. Wir stellen farblose Cola her und befassen uns mit der Herstellung des Farbstoffs in Cola. Und wir stellen fest: In Cola löst sich kein Fleisch auf.

Danach wird es etwas gesünder. Zunächst geht es um Vitamin C, seine Entdeckung und seine Funktion im menschlichen Körper. Viele Seeleute starben an Skorbut. Die Krankheit, die auf Vitamin C Mangel beruht, war schon den alten Ägyptern 1500 Jahre vor Christus bekannt. Dennoch hielt man sie bis ins 16. Jahrhundert für nicht heilbar, weil man die Ursachen nicht kannte.

Wir befassen uns mit der Entdeckung und Aufgabe der Vitamine. Wir untersuchen verschiedene Lebensmittel (Obst, Gemüse, Säfte...) auf ihren Vitamin C Gehalt und messen, durch welche Behandlungsarten Vitamin C am stärksten zerstört wird und wie man Lebensmittel schonend behandelt. Danach lernen wir Vitamin C als Lebensmittelzusatzstoff kennen, z.B. in Wurstwaren.

Im dritten Teil des Halbjahres befassen wir uns mit Farbstoffen in der Natur und speziell in Lebensmitteln. Wir gehen der Frage nach, ob blauer Blumenkohl wohl schmeckt und wie die Farbe von Lebensmitteln unser Essverhalten beeinflusst. Wir extrahieren Blattfarbstoffe aus Pflanzen und analysieren die Zusammensetzung mit Hilfe der Papier- oder Dünnschichtchromatographie. Wir untersuchen Lebensmittel auf zugesetzte Farbstoffe (z.B. in Schokolinsen oder Pudding) und identifizieren diese Farbstoffe. Zum Schluss befassen wir uns dann mit dem Färben mit Naturfarbstoffen, z.B. Indigo

9.1 Mikrobiologische Herstellung von Lebensmitteln

Die Mikrobiologie spielt bei der Herstellung von Lebensmitteln eine wichtige Rolle. Bakterien, Pilze und Hefen sind an vielen Prozessen beteiligt. Wir wollen uns mit den Hefen befassen und einen Fruchtwein herstellen und ihn anschließend untersuchen. Dabei gehen wir der Frage nach, wie und unter welchen Bedingungen die Hefen den Alkohol produzieren. Wir bestimmen den Alkoholgehalt verschiedener Getränke und behandeln die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Ethanol. Die Wirkung und die Gefahren des Alkoholkonsums werden ausführlich angesprochen.

Ein Lebensmittel, das ebenfalls mikrobiologisch hergestellt wird, ist Essig. Wir befassen uns mit der Herstellung und den Eigenschaften von Haushaltsessig. Wir gehen der Frage nach, welche Säuregehalte in Essig zu finden sind und bestimmen sie experimentell. Abschließend beschäftigen wir uns mit den Verwendungsmöglichkeiten im Alltag. Wir stellen Grünspan her und untersuchen seine Eigenschaften und analysieren weitere Salze der Essigsäure.

9.2 Haushalts- und Waschmittel: Nutzen – Gefahren – Gefährdung der Umwelt

Wir stellen Seife aus Fett her und untersuchen die Waschwirkung von Seifen. Dann klären wir, was hartes Wasser ist, wie man die Wasserhärte misst und wie man Wasser enthärten kann.

Wir untersuchen die Zusammensetzung moderner Wasch- und Reinigungsmittel. Dort finden wir Tenside, Komplexbildner, Bleichmittel und optische Aufheller. Wir lernen Nachweismethoden für diese Inhaltsstoffe kennen und bauen selber ein modernes Waschmittel nach. Wir befassen uns mit der Waschwirkung von Tensiden und entwickeln Rezepte für Seifenblasenlösungen.

Danach geschäftigen wir uns mit Kalkreinigern im Haushalt und klären, warum sie Essigsäure oder Zitronensäure (Zitruskraft) enthalten.

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