Chemieunterricht

Unser Alltag lässt sich ohne Kenntnis elementarer naturwissenschaftlicher Zusammenhänge nur lückenhaft verstehen. Die Entwicklung und die Erforschung von industriellen Produktionsverfahren, die mathematische und naturwissenschaftliche Kenntnisse nutzen, führten in der Geschichte und auch heute zu weitreichenden Veränderungen (zum Beispiel industrielle Revolution, moderne Kommunikationstechnologie).

Es ist Aufgabe des Chemieunterrichts, einen Einblick in stoffliche Zusammensetzung und in Vorgänge der Natur zu geben. Stoffumwandlungen in der belebten und unbelebten Natur beruhen ebenfalls auf chemischen Reaktionen und sollten als solche erkannt werden können. Ebenso sollte aus der Vermittlung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse Verständnis für die moderne Technik und eine positive Einstellung dazu aufgebaut werden, da doch gerade die Chemie durch Einführung neuer Produkte einen wesentlichen Beitrag zur Verbesserung der Lebensbedingungen des Menschen geleistet hat. Auch den Zugang zu philosophischen Fragestellungen, wie etwa der Herkunft des Menschen, bzw. der Entstehung des Universums kann die Chemie erleichtern (siehe dazu zum Beispiel Vis-vitalis-Hypothese).

Es werden aber auch die mit der Anwendung verbundenen Probleme erörtert und mit Hilfe des erworbenen fachlichen Grundwissens gegebenenfalls kritisiert. Dabei ist wichtig, dass die Chemie nicht nur Umwelt-Probleme verursachen, sondern auch zu deren Lösung beitragen kann. Neben naturwissenschaftlichen Methoden sollen auch Modellvorstellungen vom Aufbau der Materie aufgebaut werden.

Chemieunterricht in einer Berufsschule (22. Dezember 1983)

Die Verteilung des Stoffes auf die Schuljahre ist in den verschiedenen Ländern und Bundesländern unterschiedlich geregelt. Deshalb ist diese Übersicht (Sekundarstufe I) sehr allgemein gehalten.

• Bei der Einführung in die Chemie sollen die Schüler nicht nur grundlegende Experimentierkenntnisse, wie auch den Umgang mit Bunsenbrenner und Gefahrenstoffen, erwerben, sondern auch verstehen, womit sich die Chemie beschäftigt.
• Stoffe und ihre Eigenschaften sollen eine Grundlage legen: Stoffe, die im Alltag verwendet werden, sollen kennengelernt und in Experimenten untersucht werden, deren grundlegende Eigenschaften sollen bekannt sein (zum Beispiel Salze, Säuren, Metalle und Nichtmetalle …) sowie deren Einteilung in Stoffgruppen.
• Stoffgemische und Reinstoffe: Die Schüler lernen, dass Stoffgemische durch physikalische Methoden (Trennmethoden, Stofftrennverfahren, Separationstechniken) auf Grund ihrer Stoffeigenschaften getrennt werden können (Destillieren, Dekantieren, Filtrieren, Sieben, Sublimieren, …).

Die Rostbildung (Korrosion) als eine im Schüleralltag erfahrbare, langsame chemische Reaktion: Sauerstoff und Wasser (Feuchtigkeit) oxidieren Eisen

• Die chemische Reaktion wird an Beispielen der Synthese und Analyse und Umsetzung von Verbindungen vorgestellt.
• Das Periodensystem der Elemente verhilft den Schülern zu einem Überblick über die Elemente und ihre Eigenschaften. Sie lernen, aus dem Periodensystem Informationen über deren physikalische Eigenschaften und chemisches Verhalten herauszulesen.
• Einfache Stoffchemie behandelt beispielsweise Sauerstoff, Wasserstoff, Alkalimetalle und Erdalkalimetalle sowie Halogene.
• Mit quantitativen Beziehungen werden den Schülern wichtige Gesetze der Chemie bzw. mathematische Verknüpfungen zwischen Größen wie Masse, Volumen und Stoffmenge vermittelt.
• Donator-Akzeptor-Konzepte wie die Brönsted'sche Säure-Base-Theorie (Säuren = Protonendonatoren, Basen = Protonenakzeptoren) und Redoxreaktionen (Oxidation = Elektronenabgabe, Reduktion = Elektronenaufnahme) helfen, die Vielfalt an chemischen Reaktionen zu verstehen, zu sortieren und schließlich vorauszusagen.
• Einführung in die organische Chemie: Hierbei werden einfache Kohlenwasserstoffe, Alkohole und organische Säuren (Carbonsäuren) behandelt. Je nach Schwerpunktsetzung können außerdem Grundlagen über Fette und Seifen, Kohlenhydrate oder Kunststoffe vermittelt werden.

In der Sekundarstufe II werden in der Regel zusätzlich folgende Themen behandelt:

• Geschwindigkeit chemischer Reaktionen und chemisches Gleichgewicht
• Energetik: Thermodynamik (Reaktionsenthalpie, Satz von Hess, freie Reaktionsenthalpie)
• Elektrochemie und chemische Energiegewinnung (Elektrolyse, Spannungsreihe, galvanische Zellen, Batterien und Akkumulatoren)
• Analytische Verfahren (analytische Chemie) zur Konzentrationsbestimmung (einfache Titrationen, zum Beispiel Säure-Base-Titrationen)
• Organische Chemie: Bedeutung von funktionellen Gruppen, Reaktionstypen bzw. einfache Reaktionsmechanismen, Aromatenchemie
• organische Verbindungen mit Alltagsrelevanz: z. B. Farbstoffe, Kunststoffe, Tenside

Für einen funktionierenden, ordnungsgemäßen Chemieunterricht müssen in öffentlichen Schulen modern ausgestattete Chemieräume und eine Chemiesammlung vorgehalten werden, für deren materielle und finanzielle Ausgestaltung durch den jeweils zuständigen Schulträger schriftliche Empfehlungen vorhanden sind.[1] Zur Gewährleistung eines sicheren, ordentlichen Betriebs muss die Schulleitung eine fachkundige Lehrkraft beauftragen, die in der Lage ist, die Bestimmungen der RiSU anzuwenden und umzusetzen.[2] Dabei hilft die DGUV u. a. durch die Website „Sichere Schule“[3] und durch das Sicherheitstool DeGINTU, mit dem interaktive Gefährdungsbeurteilungen und ein Chemikalienkataster erstellt werden können. Für Fort- und Weiterbildungen engagiert sich innerhalb der GDCh die Fachgruppe Chemieunterricht, die die Zeitschrift Chemkon herausgibt. Weitere Zeitschriften für den Chemieunterricht sind z. B. Naturwissenschaften im Unterricht – Chemie und Chemie in unserer Zeit.

Im Chemie- und NW-Unterricht müssen grundsätzliche Sicherheitsstandards eingehalten werden. Diese werden in Deutschland durch die RiSU geregelt. Gefährdungen können z. B. mit dem Programm DeGINTU beurteilt werden. Unfälle, die auf Verstöße gegen die Sicherheitsstandards zurückzuführen sind, können dienstrechtlich und/oder gerichtlich geahnet werden.[4]

Beispiele für Schulbücher, Literatur im und zum Chemieunterricht:

• Bäurle u. a.: Prisma Chemie 7–10, Ausgabe A; Klett-Verlag, Stuttgart; 1. Aufl. (2006), ISBN 3-12-068560-7 (allgemeine Ausgabe für den Chemieunterricht in der Realschule Klasse 7–10, Ausgabe B hierzu: ISBN 978-3-12-068550-0; es existieren für den Lehrplan jedes Bundeslandes eigene Ausgaben, Beispiele: Prisma Chemie 7/8, Ausgabe Nordrhein-Westfalen (2007), ISBN 3-12-068500-3, Prisma NWA/Chemie 4/5, Ausgabe Baden-Württemberg (2005), ISBN 3-12-068535-6 u. a.)
• Asselborn, Jäckel u. a.: Chemie heute – Sekundarbereich II; Schroedel-Verlag, Hannover (1998), ISBN 3-507-10630-2 und Folgeauflagen (Für den Chemieunterricht am Gymnasium, ab Kl. 11)
• Amann, Eisner u. a.: elemente chemie II; Klett-Verlag, Stuttgart (1991), ISBN 3-12-759800-9 und Folgeauflagen (Ebenfalls für den Chemieunterricht an Gymnasien, ab Kl. 11)
• Brackmann, Peter, Grote-Wolff, Astrid u. a.: Fachwissen Chemie 1: Kernqualifikationen für Laborberufe, Europa-Verlag, Haan-Gruiten 2011, 1. Aufl., ISBN 978-3-8085-6991-7 (Für Auszubildende zum Chemielaboranten u. ähnl. Laborberufe)
• Wächter, Michael: Chemielabor. Einführung in die Laborpraxis, Wiley-VCH, Weinheim 2011, 1. Aufl., ISBN 978-3-527-32996-0 (Für Chemiestudiums-Erstsemester an Unis und FHs, für Auszubildende zum Chemisch-technischen Assistenten CTA, Chemielaborant usw.)
• Ignatowitz, Haering: Chemie für Schule und Beruf; Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten; ISBN 3-8085-7054-7 (Für den einführenden Chemieunterricht an der Berufsschule, Chemie als allgemeinbildendes Fach)
• Brackmann, Peter, Grote-Wolff, Astrid u. a.: Fachwissen Chemie 1: Kernqualifikationen für Laborberufe, Europa-Verlag, Haan-Gruiten 2011, 1. Aufl., ISBN 978-3-8085-6991-7 (Für Auszubildende zum Chemielaboranten u. ähnl. Laborberufe)
• Wächter, Michael: Tabellenbuch der Chemie. Daten zur Analytik, Laborpraxis und Theorie, Wiley-VCH, Weinheim 2012, 1. Aufl., ISBN 978-3-527-32960-1 (Datensammlung zum Gebrauch bei der Ausbildung in Chemie- und Analytiklabors)
• Eckhardt, S., Gottwald, W., Stieglitz, B.: 1 × 1 der Laborpraxis. Prozessorientierte Labortechnik für Studium und Berufsbildung, wiley-VCH, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-31657-1 (Einführung in Laborpraxis für Chemielaboranten-Ausbildung)

• Brink, Fastert, Ignatowitz: Technische Mathematik und Datenauswertung für Laborberufe; Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten; 1. Aufl. (2002); ISBN 3-8085-7171-3 (Für den Chemieunterricht an der Berufsschule, Stöchiometrie / Fachrechnen Chemie, für Chemieberufe)
• Wächter: Stoffe, Teilchen, Reaktionen. Verlag Handwerk und Technik, Hamburg (2000), ISBN 3-582-01235-2 (Ebenfalls für den berufsbildenden Chemieunterricht an Berufsschulen)
• Dehnert, Jäckel u. a.: Allgemeine Chemie; Schroedel-Verlag, Hannover (1997), ISBN 3-507-10611-6 (Für Gymnasien und Berufsschulen, ab Kl. 11, Ergänzungsband: Organische Chemie, ISBN 3-507-10612-4)

Wikibooks: Anorganische Chemie für Schüler – Lern- und Lehrmaterialien

Wikibooks: Organische Chemie für Schüler – Lern- und Lehrmaterialien

Wiktionary: Chemieunterricht – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Linkkatalog zum Thema Chemieunterricht bei curlie.org (ehemals DMOZ)
• Chemie für Quereinsteiger (Autodidaktisches Lernen, nicht nur im Unterricht)
• MINT-Bildungsinitiative der IHK-Organisation – Experimente, Lehrmaterialien und außerschulischer Unterricht

1. Empfehlungen zur zeitgemäßen Ausstattung des Chemiebereichs - ISB - Staatsinstitut für Schulqualität und Bildungsforschung. Abgerufen am 2. November 2019.
2. Klaus Ruppersberg: Hilfe - ich übernehme eine Chemiesammlung! In: Chemie in unserer Zeit. Band 49, Nr. 4. Wiley-VCH, Weinheim 2015, S. 279–281, doi:10.1002/ciuz.201500704 (wiley.com [abgerufen am 2. November 2019]).
3. Sichere Schule - Startseite. Abgerufen am 2. November 2019.
4. Ruppersberg, Klaus: Wenn Experimente misslingen... Unfälle im Chemieunterricht und deren rechtliche Folgen. 2. Juni 2020, doi:10.25656/01:20068 (pedocs.de [abgerufen am 3. September 2023]).