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Warum sind Chlorid-Anionen für die Funktion der Magensäure notwendig?

Warum sind Chlorid-Anionen für die Funktion der Magensäure notwendig?


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Warum setzen Belegzellen der Magenschleimhaut Chloridanionen entlang der H+-Ionen frei, die von der Protonenpumpe ins Lumen gepumpt werden. Würde nicht allein die Anwesenheit von Protonen ausreichen, um Proteine ​​zu denaturieren?


Mebrane unterteilen grundsätzlich die Umgebung in zwei ungleiche Abschnitte. Diese Abschnitte unterscheiden sich in vielen chemischen/physikalischen Eigenschaften. Eines davon ist das elektrochemische Potential, das auf sehr einfache Weise als ganze Ladung eines durch die Biomembran geteilten disimularen Abschnitts beschrieben werden kann.


Wenn also Zellparentalzellen in den Magen gepumpt werden, hat dieser Abschnitt einen zu hohen positiven Wert des elektrochemischen Potenzials, der das Zurückpumpen von mehr Wasserstoffionen in die Parientalzelle abwehren kann. Dies führte zum Einfrieren des Wasserstoffs, der in den Magenbereich gepumpt wurde. Als Chlorid-Aniont kam hauptsächlich die positive Ladung auf den Markt und ermöglichte es, enorme Mengen an Wasserstoff in den Magen zu pumpen.


Aminosäurebiosynthese und -katabolismus

Alle haben Gewebe eine gewisse Fähigkeit zur Synthese von nicht-essentiellen Aminosäuren, Amino-Remodeling-Säuren und Umwandlung von Nicht-Amino-Kohlenstoffsäure-Skeletten in andere Aminosäuren und Derivate, die Stickstoff enthalten. Die Leber ist jedoch der wichtigste Ort des Stickstoffstoffwechsels im Körper. In Zeiten der Ernährung ist der überschüssige potentiell toxische Stickstoff der eliminierten Aminosäuren durch Transaminierung, Desaminierung und Bildung von Harnstoff Säuren. In Bezug auf diese Aminosäuren fallen in die Kategorien drei: glukogen, ketogen, oder Glucogen und Glucogen. ketogene Aminosäuren sind diejenigen, die zu einer Nettoproduktion von Pyruvat oder Zyklus-TCA-Zwischenprodukten führen, wie 2-Oxoglutarat (α-Ketoglutarat) oder allen, von denen Oxaloacetat Vorläufer der Glukose-Gluconeogenese sind. Alle Aminosäuren außer Lysin und Leucin sind zumindest teilweise Lysin. Glucogen und Leucin sind die einzigen Aminosäuren, die ausschließlich zu Acetyl-CoA oder CoA-Acetoacetyl führen, ketogen nur zu Acetyl-CoA oder CoA-Acetoacetyl, von denen keines die Glukoseproduktion bewirken kann.

Eine kleine Gruppe von Aminosäuren, bestehend aus Isoleucin, Phenylalanin, Threonin und Tryptophan-Tyrosin, führt zu Glucose-Fettsäurevorläufern und wird somit als glucogen und schließlich charakterisiert. ketogen, sollte anerkannt werden, dass Aminosäuren ein drittes mögliches Schicksal haben. Während der Hungerzeiten dient das reduzierte Kohlenstoffgerüst zur Energiegewinnung, dabei wird es zu CO . oxidiert2 und H2Ö.


Themen oder Optionen

Biologie. Diese neue Struktur hebt die Lehr- und Lernaspekte hervor.

Die Themen sind nummeriert und die Optionen sind mit einem Buchstaben gekennzeichnet. Zum Beispiel „Thema 6: Chemische Kinetik“ oder

„Option D: Medizinische Chemie“.
Unterthemen

Die Unterthemen sind wie folgt nummeriert: „6.1 Kollisionstheorie und Reaktionsgeschwindigkeiten“. Weitere Informationen und

Hinweise zu möglichen Unterrichtszeiten sind in den Begleitmaterialien für Lehrkräfte enthalten.

Jedes Unterthema beginnt mit einer wesentlichen Idee. Die wesentliche Idee ist eine dauerhafte Interpretation, die ist

als Teil des öffentlichen Wissenschaftsverständnisses. Es folgt ein Abschnitt über die „Natur der

Wissenschaft". Dies gibt konkrete Beispiele im Kontext, die einige Aspekte des Wesens der Wissenschaft veranschaulichen. Diese sind

direkt mit spezifischen Referenzen im Abschnitt „Natur der Wissenschaft“ des Leitfadens verknüpft, um Lehrer in

ihr Verständnis des zu behandelnden allgemeinen Themas.

Unter dem übergreifenden Thema Nature of Science gibt es zwei Säulen. Die erste Spalte listet

„Verständnisse“, das sind die wichtigsten allgemeinen Ideen, die gelehrt werden sollen. Es folgt ein „Bewerbungen und

Fähigkeiten“, in dem die spezifischen Anwendungen und Fähigkeiten beschrieben werden, die aus den Erkenntnissen entwickelt werden sollen. EIN

Der Abschnitt „Anleitung“ informiert über die Grenzen und Einschränkungen und die erforderliche Behandlungstiefe

für Lehrer und Prüfer. Die Inhalte des Abschnitts „Nature of Science“ über den beiden Spalten

und der Inhalt der ersten Spalte sind alle legitime Elemente für die Bewertung. Außerdem einige Einschätzungen

der Internationalität in der Wissenschaft, aus dem Inhalt der zweiten Spalte, findet wie in der

Die zweite Spalte gibt Lehrern Anregungen zu relevanten Bezügen zur Internationalität. Es

gibt auch Beispiele für TOK-Wissensfragen (siehe Theorie des Wissens Handbuch veröffentlicht 2013), das kann

verwendet werden, um die Gedanken der Studierenden auf die Erstellung des TOK-Vorgabenaufsatzes zu fokussieren. Der Abschnitt "Links" kann

das Unterthema mit anderen Teilen des Studienplans, mit anderen Fachhandbüchern des Diplomprogramms oder mit

Anwendungen aus der realen Welt. Schließlich bezieht sich der Abschnitt „Ziele“ darauf, wie spezifische Ziele der Gruppe 4 angegangen werden

Format des Leitfadens
Thema 1:

Wesentliche Idee: Diese listet die wesentlichen Ideen für jedes Unterthema auf.

Kern 95 Stunden
Thema 1: Stöchiometrische Beziehungen (13,5 Stunden)

1.1 Einführung in die Partikelnatur von Materie und chemische Veränderungen

• Atome verschiedener Elemente verbinden sich in festen Verhältnissen zu Verbindungen, die andere Eigenschaften haben als ihre Bestandteile.

• Mischungen enthalten mehr als ein Element und/oder eine Verbindung, die nicht chemisch miteinander verbunden sind und so ihre individuellen Eigenschaften behalten.

• Mischungen sind entweder homogen oder heterogen.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Ableitung chemischer Gleichungen bei Angabe von Edukten und Produkten.

• Anwendung der Zustandssymbole (s), (l), (g) und (aq) in Gleichungen.

• Erläuterung der beobachtbaren Änderungen der physikalischen Eigenschaften und der Temperatur bei Zustandsänderungen.

• Der Ausgleich von Gleichungen sollte eine Vielzahl von Reaktionstypen umfassen.

• Namen der Zustandsänderungen – Schmelzen, Gefrieren, Verdampfen (Verdampfen und Sieden), Kondensation, Sublimation und Ablagerung – sollten abgedeckt werden.

• Der Begriff „latente Wärme“ ist nicht erforderlich.

• Namen und Symbole der Elemente finden Sie im Datenheft in Abschnitt 5.

• Chemische Symbole und Gleichungen sind international und ermöglichen eine effektive Kommunikation zwischen Wissenschaftlern ohne Übersetzungsbedarf.

• IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ist die weltweite Autorität bei der Entwicklung standardisierter Nomenklaturen für organische und anorganische Verbindungen.
Theorie des Wissens:

• Chemische Gleichungen sind die „Sprache“ der Chemie. Wie hilft und behindert die Verwendung universeller Sprachen das Streben nach Wissen?

• Lavoisiers Entdeckung des Sauerstoffs, die die Phlogiston-Theorie der Verbrennung auf den Kopf stellte, ist ein Beispiel für einen Paradigmenwechsel. Wie kommt es zu wissenschaftlichen Erkenntnissen?
Nutzung:

• Kältetechnik und ihr Zusammenhang mit Zustandsänderungen.

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 5.1 – Standardzustand einer Enthalpiezyklusreaktion eines Elements oder einer Verbindung

Thema 8.2 – Neutralisationsreaktionen

Thema 10.2 – Verbrennungsreaktionen

Option A.4 – Flüssigkristalle
Ziele:

Ziel 8: Die negativen Umweltauswirkungen von Kälte- und Klimaanlagen sind erheblich. Die Verwendung von FCKW als Kältemittel trägt wesentlich zum Ozonabbau bei.

• Der Maulwurf ist eine feste Anzahl von Partikeln und bezieht sich auf die Menge, n, Substanz.

• Atommassen werden auf einer Skala relativ zu 12C verglichen und als relative Atommasse (EINr) und relative Formel/Molekulargewicht (mR).

• Molmasse (m) hat die Einheiten g mol-1.

• Die Summenformel und die Summenformel einer Verbindung geben das einfachste Verhältnis bzw. die tatsächliche Anzahl der in einem Molekül vorhandenen Atome an.
Anwendungen und Fähigkeiten:

• Berechnung der Molmassen von Atomen, Ionen, Molekülen und Formeleinheiten.

• Lösung von Problemen, die den Zusammenhang zwischen Partikelanzahl, Stoffmenge in Mol und Masse in Gramm betreffen.

• Umrechnung der prozentualen Massenzusammensetzung und der empirischen Formel.

• Bestimmung der Summenformel einer Verbindung aus ihrer Summenformel und Molmasse.

• Gewinnung und Verwendung experimenteller Daten zur Ableitung empirischer Formeln aus Reaktionen mit Massenänderungen.

• Der Wert der Avogadro-Konstante (L oder nEIN) ist in der Datenbroschüre in Abschnitt 2 angegeben und wird für Fragen zu Papier 1 gegeben.

• Das SI-System (Système International d’Unités) bezieht sich auf das metrische Maßsystem, basierend auf sieben Basiseinheiten.

• Das Internationale Büro für Maß und Gewicht (BIPM nach seinen französischen Initialen) ist eine internationale Normungsorganisation mit dem Ziel, weltweit eine einheitliche Anwendung von SI-Einheiten zu gewährleisten.
Theorie des Wissens:

• Die Größe der Avogadro-Konstante übersteigt den Maßstab unserer alltäglichen Erfahrung. Wie schränkt unsere Alltagserfahrung unsere Intuition ein?

• Stöchiometrische Berechnungen sind grundlegend für chemische Prozesse in Forschung und Industrie, zB in der Lebensmittel-, Medizin-, Pharma- und Fertigungsindustrie.

• Das Molvolumen für kristalline Feststoffe wird durch die Technik der Röntgenkristallographie bestimmt.
Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 2.1 – Die Skala von Atomen und ihren Teilchenkomponenten

Themen 4.1, 4.3 und 4.5 – Gitterstruktur ionischer Verbindungen, Molekülstruktur

kovalenter Verbindungen und Metallgitter

Themen 5.1 und 15.2 – Standardenthalpie und Entropieänderungen pro Mol definiert

Thema 19.1 – Molverhältnisse von Produkten in der Elektrolyse

Ziel 6: Experimente könnten die prozentuale Masse von Hydraten, die Verbrennung von Magnesium oder die Berechnung der Avogadro-Zahl umfassen.

1.3 Reagierende Massen und Volumina

Sorgfältige Beobachtungen machen und Beweise für wissenschaftliche Theorien gewinnen – Avogadros Ausgangshypothese. (1.8)

• Reaktanten können entweder limitierend oder im Überschuss sein.

• Die experimentelle Ausbeute kann von der theoretischen Ausbeute abweichen.

• Das Gesetz von Avogadro ermöglicht die Bestimmung des Molverhältnisses der reagierenden Gase aus den Volumina der Gase.

• Das Molvolumen eines idealen Gases ist bei einer bestimmten Temperatur und einem bestimmten Druck konstant.

• Die molare Konzentration einer Lösung wird durch die Menge des gelösten Stoffes und das Volumen der Lösung bestimmt.

• Eine Standardlösung hat eine bekannte Konzentration.
Anwendungen und Fähigkeiten:

• Lösung von Problemen in Bezug auf Reaktionsmengen, limitierende und überschüssige Reaktanten, theoretische, experimentelle und prozentuale Ausbeuten.

• Berechnung der Reaktionsvolumen von Gasen nach dem Gesetz von Avogadro.

• Lösung von Problemen und Analyse von Diagrammen zum Zusammenhang zwischen Temperatur, Druck und Volumen für eine feste Masse eines idealen Gases.

• Lösung von Problemen bezüglich der idealen Gasgleichung.

• Erläuterung der Abweichung realer Gase vom Idealverhalten bei niedriger Temperatur und hohem Druck.

• Gewinnen und Verwenden von experimentellen Werten, um die Molmasse eines Gases aus der idealen Gasgleichung zu berechnen.

• Lösung von Problemen bezüglich molarer Konzentration, Menge des gelösten Stoffes und Volumen der Lösung.

• Anwendung der experimentellen Titrationsmethode zur Berechnung der Konzentration einer Lösung anhand einer Standardlösung.
Orientierungshilfe:

• Werte für das molare Volumen eines idealen Gases sind im Datenheft in Abschnitt 2 angegeben.

• Die ideale Gasgleichung PV = nRT und der Wert der Gaskonstante (R) sind im Datenheft in den Abschnitten 1 und 2 angegeben.

• Einzuschließende Konzentrationseinheiten: g dm-3, mol dm-3 und Teile pro Million (ppm).

• Die Verwendung von eckigen Klammern zur Angabe der molaren Konzentration ist erforderlich.

• Die SI-Einheit des Drucks ist Pascal (Pa), N m-2, aber viele andere Einheiten werden in verschiedenen Ländern noch verwendet. Dazu gehören Atmosphäre (atm), Millimeter Quecksilber (mm Hg), Torr, bar und Pfund pro Quadratzoll (psi).

Der Stab (105 Pa) wird heute häufig als praktische Einheit verwendet, da er sehr nahe an 1 atm liegt. Die SI-Einheit für das Volumen ist m 3 , obwohl Liter eine häufig verwendete Einheit ist.
Theorie des Wissens:

• Durch die Zuordnung von Zahlen zu den Massen der chemischen Elemente hat sich die Chemie zu einer physikalischen Wissenschaft entwickelt. Warum ist die Mathematik so effektiv bei der Beschreibung der natürlichen Welt?

• Die ideale Gasgleichung kann aus wenigen Annahmen idealen Verhaltens abgeleitet werden. Welche Rolle spielen Vernunft, Wahrnehmung, Intuition und Vorstellungskraft bei der Entwicklung wissenschaftlicher Modelle?
Nutzung:

• Gasvolumenänderungen bei chemischen Reaktionen sind für das Aufblasen von Airbags in Fahrzeugen verantwortlich und sind die Grundlage vieler anderer explosiver Reaktionen, wie zB der Zersetzung von TNT (Trinitrotoluol).

• Das Konzept des prozentualen Ertrags ist für die Überwachung der Effizienz industrieller Prozesse von entscheidender Bedeutung.
Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 4.4 – intermolekulare Kräfte

Thema 5.1 – Berechnungen von molaren Enthalpieänderungen

Thema 17.1 – Gleichgewichtsberechnungen

Thema 18.2 – Säure-Base-Titrationen

Thema 21.1 und A.8 – Röntgenkristallographie

Physikthema 3.2 – Ideales Gasgesetz

Ziel 6: Experimentelles Design könnte überschüssige und limitierende Reaktanten umfassen.

Experimente könnten eine gravimetrische Bestimmung durch Fällung eines unlöslichen Salzes umfassen.

Ziel 7: Datenlogger können verwendet werden, um Temperatur-, Druck- und Volumenänderungen in Reaktionen zu messen oder den Wert der Gaskonstante zu bestimmen, R.

Beweise und Verbesserungen in der Instrumentierung – Alphateilchen wurden bei der Entwicklung des Kernmodells des Atoms verwendet, das zuerst von Rutherford vorgeschlagen wurde.

Paradigmenwechsel – die subatomare Teilchentheorie der Materie repräsentiert einen Paradigmenwechsel in der Wissenschaft, der Ende des 19. Jahrhunderts stattfand. (2.3)

• Atome enthalten einen positiv geladenen dichten Kern, der aus Protonen und Neutronen (Nukleonen) besteht.

• Negativ geladene Elektronen besetzen den Raum außerhalb des Kerns.

• Das Massenspektrometer dient zur Bestimmung der relativen Atommasse eines Elements aus seiner Isotopenzusammensetzung.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Verwendung der Kernsymbol-Notation AZX, um die Anzahl der Protonen, Neutronen und Elektronen in Atomen und Ionen abzuleiten.

• Berechnungen mit nicht ganzzahligen relativen Atommassen und Isotopenhäufigkeit aus gegebenen Daten, einschließlich Massenspektren.

• Relative Massen und Ladungen der subatomaren Teilchen sollten bekannt sein, tatsächliche Werte sind in Abschnitt 4 des Datenheftes angegeben. Die Masse des Elektrons kann als vernachlässigbar angesehen werden.

• Spezifische Isotopenbeispiele müssen nicht erlernt werden.

• Der Betrieb des Massenspektrometers ist nicht erforderlich.

• Die Isotopenanreicherung nutzt physikalische Eigenschaften zur Trennung von Uranisotopen und wird in vielen Ländern im Rahmen von Kernenergie- und Waffenprogrammen eingesetzt.

• Richard Feynman: „Wenn alle wissenschaftlichen Erkenntnisse zerstört und nur ein Satz an die nächste Generation weitergegeben würde, dann glaube ich, dass alle Dinge aus Atomen bestehen.“ Sind die Modelle und Theorien, die Wissenschaftler erstellen, genaue Beschreibungen der natürlichen Welt oder sind sie in erster Linie nützliche Interpretationen zur Vorhersage, Erklärung und Kontrolle der natürlichen Welt?

• Keine subatomaren Teilchen können (oder werden) direkt beobachtet werden. Welche Erkenntnismethoden verwenden wir, um indirekte Beweise zu interpretieren, die durch den Einsatz von Technologie gewonnen wurden?
Nutzung:

• Radioisotope werden in der Nuklearmedizin für Diagnostik, Therapie und Forschung, als Tracer in der biochemischen und pharmazeutischen Forschung sowie als

„chemische Uhren“ in der geologischen und archäologischen Datierung.

• PET-Scanner (Positronen-Emissions-Tomographie) liefern dreidimensionale Bilder der Tracerkonzentration im Körper und können zur Erkennung von Krebs verwendet werden.

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Themen 11.3, 21.1 und Optionen D.8 und D.9 – NMR

Optionen C.3 und C.7 – Kernspaltung

Option D.8 – Nuklearmedizin

Ziel 7: Simulationen von Rutherfords Goldfolienexperiment können durchgeführt werden.

Entwicklungen in der wissenschaftlichen Forschung folgen Verbesserungen in der Apparatur – der Verwendung von Elektrizität und Magnetismus in Thomsons Kathodenstrahlen.(1.8)

Theorien werden abgelöst – die Quantenmechanik gehört zu den aktuellsten Modellen des Atoms. (1.9)

Verwenden Sie Theorien, um Naturphänomene zu erklären – Linienspektren, die durch das Bohrsche Atommodell erklärt werden. (2.2)

• Emissionsspektren werden erzeugt, wenn Photonen von Atomen emittiert werden, wenn angeregte Elektronen auf ein niedrigeres Energieniveau zurückkehren.

• Das Linienemissionsspektrum von Wasserstoff belegt die Existenz von Elektronen in diskreten Energieniveaus, die bei höheren Energien konvergieren.

• Das Hauptenergieniveau oder die Hülle erhält eine ganze Zahl, n, und kann eine maximale Anzahl von Elektronen aufnehmen, 2n2.

• Ein detaillierteres Modell des Atoms beschreibt die Aufteilung des Hauptenergieniveaus in s-, p-, d- und f-Unterniveaus sukzessiv höherer Energien.

• Unterebenen enthalten eine feste Anzahl von Orbitalen, Raumregionen, in denen mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Elektron gefunden wird.

• Jedes Orbital hat einen definierten Energiezustand für eine gegebene elektronische Konfiguration und chemische Umgebung und kann zwei Elektronen mit entgegengesetztem Spin aufnehmen.
Anwendungen und Fähigkeiten:

• Beschreibung der Beziehung zwischen Farbe, Wellenlänge, Frequenz und Energie über das elektromagnetische Spektrum.

• Unterscheidung zwischen einem kontinuierlichen Spektrum und einem Linienspektrum.
Beschreibung des Emissionsspektrums des Wasserstoffatoms, einschließlich der Beziehungen zwischen den Linien und Energieübergängen zum ersten, zweiten und dritten Energieniveau.

• Erkennung der Form eines s-Atomorbitals und der px-, py- und pz-Atomorbitale.

• Anwendung des Aufbauprinzips, der Hundschen Regel und des Pauli-Ausschlussprinzips, um Elektronenkonfigurationen für Atome und Ionen bis Z = 36 zu schreiben.

• Einzelheiten zum elektromagnetischen Spektrum sind im Datenheft in Abschnitt 3 angegeben.

• Die Namen der verschiedenen Serien im Emissionsspektrum der Wasserstofflinie sind nicht erforderlich.

• Vollelektronenkonfigurationen (zB 1s22s22p63s23p4) und kondensierte Elektronenkonfigurationen (zB [Ne] 3s23p4) sollten abgedeckt werden.

Orbitaldiagramme sollten verwendet werden, um den Charakter und die relative Energie von Orbitalen darzustellen. Orbitaldiagramme beziehen sich auf Pfeil-in-Box-Diagramme, wie das unten angegebene.

• Die Elektronenkonfigurationen von Cr und Cu sollten als Ausnahmen behandelt werden.

• Die Europäische Organisation für Kernforschung (CERN) wird von ihren europäischen Mitgliedsstaaten (20 Staaten im Jahr 2013) unter Beteiligung von Wissenschaftlern aus vielen anderen Ländern geleitet. Es betreibt das größte Teilchen der Welt

Physik-Forschungszentrum, darunter Teilchenbeschleuniger und Detektoren zur Erforschung der grundlegenden Bestandteile der Materie.
Theorie des Wissens:

• Das Heisenbergsche Unschärfeprinzip besagt, dass es eine theoretische Grenze für die Genauigkeit gibt, mit der wir den Impuls und die Position eines Teilchens erkennen können. Welche Folgen hat dies für die Grenzen des menschlichen Wissens?

• „Ein Ziel der physikalischen Wissenschaften war es, ein genaues Bild der materiellen Welt zu geben. Ein Erfolg. war es, zu beweisen, dass dieses Ziel unerreichbar ist.“ – Jacob Bronowski. Welche Implikationen hat dieser Anspruch für den Anspruch der Naturwissenschaften im Besonderen und für das Wissen im Allgemeinen?
Nutzung:

• Absorptions- und Emissionsspektren werden in der Astronomie häufig verwendet, um Licht von Sternen zu analysieren.

• Die Atomabsorptionsspektroskopie ist ein sehr empfindliches Mittel zur Bestimmung des Vorhandenseins und der Konzentration von metallischen Elementen.
Feuerwerk – Emissionsspektren.

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Themen 3.1 und 3.2 – Periodizität

Thema 4.1 – Ableitung von Formeln ionischer Verbindungen

Thema 6.1 – Maxwell-Boltzmann-Verteilung als Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion

Physikthema 7.1 und Option D.2 – stellare Eigenschaften

Ziel 6: Emissionsspektren konnten mit Entladungsröhren verschiedener Gase und einem Spektroskop beobachtet werden. Flammentests könnten verwendet werden, um Spektren zu untersuchen.

Erhalten Sie Beweise für wissenschaftliche Theorien, indem Sie darauf basierende Vorhersagen treffen und testen – Wissenschaftler organisieren Themen basierend auf Struktur und Funktion Das Periodensystem ist ein wichtiges Beispiel dafür. Frühe Modelle des Periodensystems von Mendelejew und später von Moseley ermöglichten die Vorhersage von Eigenschaften noch nicht entdeckter Elemente. (1.9)

• Das Periodensystem ist in vier Blöcke gegliedert, die den vier Unterebenen zugeordnet sind – s, p, d und f.

• Das Periodensystem besteht aus Gruppen (vertikale Spalten) und Perioden (horizontale Zeilen).

• Die Periodennummer (n) ist das äußere Energieniveau, das von Elektronen besetzt ist.

• Die Zahl der Hauptenergieniveaus und die Zahl der Valenzelektronen in einem Atom kann aus seiner Position im Periodensystem abgeleitet werden.

• Das Periodensystem zeigt die Positionen von Metallen, Nichtmetallen und Halbmetallen.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Ableitung der Elektronenkonfiguration eines Atoms aus der Position des Elements im Periodensystem und umgekehrt.

• Die Begriffe Alkalimetalle, Halogene, Edelgase, Übergangsmetalle, Lanthanoide und Actinoide sollten bekannt sein.

• Die Entwicklung des Periodensystems dauerte viele Jahre und involvierte Wissenschaftler aus verschiedenen Ländern, die auf den Grundlagen ihrer Arbeit und Ideen bauten.

• Welche Rolle spielte induktives und deduktives Denken bei der Entwicklung des Periodensystems? Welche Rolle spielen induktives und deduktives Denken in der Wissenschaft im Allgemeinen?

• Auch andere wissenschaftliche Fächer verwenden das Periodensystem, um die Struktur und Reaktivität von Elementen im Hinblick auf ihre eigenen Disziplinen zu verstehen.

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 2.2 – Elektronenkonfiguration

Ziel 3: Wenden Sie die Organisation des Periodensystems an, um allgemeine Trends bei Eigenschaften zu verstehen.

Ziel 4: In der Lage sein, Daten zu analysieren, um die Organisation der Elemente zu erklären.

Ziel 6: In der Lage sein, physische Muster oder Bilder von gemeinsamen Elementen zu erkennen.

Auf der Suche nach Mustern – die Position eines Elements im Periodensystem ermöglicht es Wissenschaftlern, genaue Vorhersagen seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften zu treffen. Dies gibt Wissenschaftlern die Möglichkeit, neue Substanzen basierend auf der erwarteten Reaktivität von Elementen zu synthetisieren. (3.1)

• Vertikale und horizontale Trends im Periodensystem existieren für Atomradius, Ionenradius, Ionisierungsenergie, Elektronenaffinität und Elektronegativität.

• Trends im metallischen und nichtmetallischen Verhalten sind auf die oben genannten Trends zurückzuführen.

• Oxide ändern sich im Laufe der Zeit von basisch über amphoter zu sauer.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Vorhersage und Erklärung des metallischen und nichtmetallischen Verhaltens eines Elements anhand seiner Position im Periodensystem.

• Diskussion der Ähnlichkeiten und Unterschiede in den Eigenschaften von Elementen derselben Gruppe in Bezug auf Alkalimetalle (Gruppe 1) und Halogene (Gruppe 17).

• Erstellung von Gleichungen zur Erklärung der pH-Änderungen bei Reaktionen von Na2O, MgO, P4O10 und den Stickoxiden und Schwefeloxiden mit Wasser.

• Es sind nur Beispiele für allgemeine Trends über Zeiträume und Abwärtsgruppen erforderlich.

Bei der Ionisationsenergie sollen die Diskontinuitäten des Anstiegs über eine Periode abgedeckt werden.

• Gruppentrends sollten die Behandlung der Reaktionen von Alkalimetallen mit Wasser, Alkalimetallen mit Halogenen und Halogenen mit Halogenidionen umfassen.

• Die Industrialisierung hat zur Produktion vieler Produkte geführt, die bei Freisetzung in die Umwelt globale Probleme verursachen.

• Die Vorhersagekraft des Periodensystems von Mendelejew veranschaulicht die „Risikobereitschaft“ der Wissenschaft. Was ist die Abgrenzung zwischen wissenschaftlichen und pseudowissenschaftlichen Behauptungen?

• Das Periodensystem ist ein hervorragendes Beispiel für die Klassifikation in der Wissenschaft. Wie hilft und behindert die Klassifikation und Kategorisierung das Streben nach Wissen?
Nutzung:

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 2.2 – Anomalien bei den ersten Ionisationsenergiewerten können mit der Stabilität der Elektronenkonfiguration in Verbindung gebracht werden

Thema 8.5 – Produktion von saurem Regen

Ziele 1 und 8: Was sind die globalen Auswirkungen von Säureablagerungen?

Ziel 6: Experimentieren Sie mit chemischen Trends direkt im Labor oder über das

Verwendung von Lehrerdemonstrationen.

Ziel 6: Der Einsatz von Übergangsmetallionen als Katalysatoren konnte untersucht werden.

Ziel 7: Periodische Trends können mit Hilfe von Computerdatenbanken untersucht werden.

Verwenden Sie Theorien, um natürliche Phänomene zu erklären – geschmolzene ionische Verbindungen leiten Elektrizität, feste ionische Verbindungen jedoch nicht. Die Löslichkeit und Schmelzpunkte von ionischen

Verbindungen können verwendet werden, um Beobachtungen zu erklären. (2.2)

• Positive Ionen (Kationen) entstehen durch den Verlust von Valenzelektronen durch Metalle.

• Negative Ionen (Anionen) entstehen durch die Aufnahme von Elektronen durch Nichtmetalle.

• Die Zahl der verlorenen oder gewonnenen Elektronen wird durch die Elektronenkonfiguration des Atoms bestimmt.

• Die Ionenbindung beruht auf elektrostatischer Anziehung zwischen entgegengesetzt geladenen Ionen.

• Ionische Verbindungen sind unter normalen Bedingungen meist Feststoffe mit Gitterstrukturen.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Ableitung der Formel und des Namens einer ionischen Verbindung aus ihren Bestandteilsionen, einschließlich mehratomiger Ionen.

• Erläuterung der physikalischen Eigenschaften ionischer Verbindungen (Flüchtigkeit, elektrische Leitfähigkeit und Löslichkeit) hinsichtlich ihrer Struktur.
Orientierungshilfe:

• Die Schüler sollten mit den Namen dieser mehratomigen Ionen vertraut sein: NH4+,OH-, NO3-, HCO3-, CO32-, SO42- und PO43-.

• Allgemeine Regeln in der Chemie (wie die Oktettregel) haben oft Ausnahmen. Wie viele Ausnahmen müssen existieren, damit eine Regel nicht mehr sinnvoll ist?

• Welche Beweise haben Sie für die Existenz von Ionen? Was ist der Unterschied zwischen direkten und indirekten Beweisen?
Nutzung:

• Ionische Flüssigkeiten sind effiziente Lösungsmittel und Elektrolyte, die in Stromquellen und umweltfreundlichen Industrieprozessen verwendet werden.

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 21.1 und Option A.8 – Verwendung der Röntgenkristallographie bei Strukturbestimmungen

Physikthema 5.1 – Elektrostatik

Ziel 3: Verwenden Sie Namenskonventionen, um ionische Verbindungen zu benennen.

Ziel 6: Die Studierenden konnten Verbindungen anhand ihres Bindungstyps und ihrer Eigenschaften untersuchen oder Natriumchlorid durch Sonnenverdampfung gewinnen.

Ziel 7: Computersimulation könnte verwendet werden, um Kristallgitterstrukturen zu beobachten.

Auf der Suche nach Trends und Diskrepanzen – Nichtmetallhaltige Verbindungen haben andere Eigenschaften als Nichtmetalle und Metalle enthaltende Verbindungen. (2.5)

Verwenden Sie Theorien, um Naturphänomene zu erklären – Lewis führte eine Klasse von Verbindungen ein, die Elektronen teilen. Pauling verwendete die Idee der Elektronegativität, um die ungleiche Verteilung von Elektronen zu erklären. (2.2)

• Eine kovalente Bindung entsteht durch die elektrostatische Anziehung zwischen einem gemeinsamen Elektronenpaar und den positiv geladenen Kernen.

• Kovalente Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen umfassen ein, zwei bzw. drei gemeinsame Elektronenpaare.

• Die Bindungslänge nimmt ab und die Bindungsstärke steigt mit zunehmender Anzahl gemeinsamer Elektronen.

• Bindungspolarität ergibt sich aus der unterschiedlichen Elektronegativität der gebundenen Atome.
Anwendungen und Fähigkeiten:

• Ableitung der polaren Natur einer kovalenten Bindung aus den Elektronegativitätswerten.

• Bindungspolarität kann entweder mit Teilladungen, Dipolen oder Vektoren dargestellt werden.

• Mikrowellen – Kochen mit polaren Molekülen.

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Thema 10.1 – organische Moleküle

Ziel 3: Verwenden Sie Namenskonventionen, um kovalent gebundene Verbindungen zu benennen.

Wissenschaftler verwenden Modelle als Darstellungen der realen Welt – die Entwicklung des Modells der molekularen Form (VSEPR), um beobachtbare Eigenschaften zu erklären. (1.10)

• Lewis-(Elektronenpunkt-)Strukturen zeigen alle Valenzelektronen einer kovalent gebundenen Spezies.

• Die „Oktettregel“ bezeichnet die Tendenz von Atomen, eine Valenzschale mit insgesamt 8 Elektronen zu bilden.

• Einige Atome, wie Be und B, können stabile Verbindungen mit unvollständigen Elektronenoktetten bilden.

• Resonanzstrukturen treten auf, wenn es mehr als eine mögliche Position für eine Doppelbindung in einem Molekül gibt.

• Die Formen der Spezies werden durch die Abstoßung von Elektronenpaaren nach der VSEPR-Theorie bestimmt.

• Kohlenstoff und Silizium bilden riesige kovalente/kovalente Netzwerkstrukturen.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Ableitung der Lewis-Struktur (Elektronenpunkt) von Molekülen und Ionen zeigt alle Valenzelektronen für bis zu vier Elektronenpaare an jedem Atom.

• Die Verwendung der VSEPR-Theorie zur Vorhersage der Elektronendomänengeometrie und der Molekülgeometrie für Spezies mit zwei, drei und vier Elektronendomänen.

• Vorhersage von Bindungswinkeln aus der Molekülgeometrie und dem Vorhandensein nichtbindender Elektronenpaare.

• Vorhersage der molekularen Polarität aus Bindungspolarität und molekularer Geometrie.

• Ableitung von Resonanzstrukturen, Beispiele sind unter anderem C6H6, CO32- und O3.

• Erklärung der Eigenschaften riesiger kovalenter Verbindungen in Bezug auf ihre Strukturen.
Orientierungshilfe:

• Anstelle von „negativem Ladungszentrum“ sollte der Begriff „Elektronendomäne“ verwendet werden.

• Elektronenpaare in einer Lewis-Struktur (Elektronenpunkt) können als Punkte, Kreuze, Striche oder eine beliebige Kombination dargestellt werden.

• Allotrope von Kohlenstoff (Diamant, Graphit, Graphen, C60 Buckminsterfulleren) und SiO2 sollten abgedeckt werden.

• Verringert die Notwendigkeit von Resonanzstrukturen den Wert oder die Gültigkeit der Lewis-(Elektronenpunkt-)Theorie? Nach welchen Kriterien beurteilen wir die Gültigkeit einer wissenschaftlichen Theorie?

Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Biologiethema 2.3 – 3-D-Struktur von Molekülen und Beziehung zwischen Struktur und Funktion

Ziel 7: Computersimulationen könnten verwendet werden, um VSEPR-Strukturen zu modellieren.

Erhalten Sie Beweise für wissenschaftliche Theorien, indem Sie darauf basierende Vorhersagen treffen und testen – Londoner (Dispersions-)Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen können verwendet werden, um spezielle Wechselwirkungen zu erklären. Beispielsweise können molekulare kovalente Verbindungen im flüssigen und festen Zustand existieren. Um dies zu erklären, müssen zwischen ihren Teilchen Anziehungskräfte bestehen, die deutlich größer sind als diejenigen, die der Schwerkraft zugeschrieben werden könnten. (2.2)

• Intermolekulare Kräfte umfassen London-(Dispersions-)Kräfte, Dipol-Dipol-Kräfte und Wasserstoffbrückenbindungen.

• Die relativen Stärken dieser Wechselwirkungen sind die Londoner (Dispersions-)Kräfte
Verständnis:

• Eine metallische Bindung ist die elektrostatische Anziehung zwischen einem Gitter aus positiven Ionen und delokalisierten Elektronen.

• Die Stärke einer metallischen Bindung hängt von der Ladung der Ionen und dem Radius des Metallions ab.

• Legierungen enthalten normalerweise mehr als ein Metall und haben verbesserte Eigenschaften.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Erläuterung der elektrischen Leitfähigkeit und Formbarkeit in Metallen.

• Erläuterung von Trends der Schmelzpunkte von Metallen.

• Erläuterung der Eigenschaften von Legierungen im Hinblick auf die ungerichtete Bindung.

• Trends sollten auf s- und p-Blockelemente beschränkt werden.

• Die Verfügbarkeit von Metallressourcen und die Mittel zu ihrer Gewinnung sind in den einzelnen Ländern sehr unterschiedlich und bestimmen den nationalen Wohlstand. Mit der Entwicklung von Technologien ändern sich die Anforderungen an verschiedene Metalle und es sind sorgfältige Strategien erforderlich, um das Angebot dieser endlichen Ressourcen zu verwalten.

Nutzung:
Lehrplan und fächerübergreifende Links:

Option A.6 – Verwendung von Metallen in der Nanotechnologie

Biologiethema 2.2 – Wasser
Ziele:

Ziel 1: Globale Auswirkungen des Wertes von Edelmetallen und ihrer Abbauprozesse und -standorte.

Grundprinzip – Energieeinsparung ist ein Grundprinzip der Wissenschaft. (2.6)

Sorgfältige Beobachtungen machen – messbare Energieübertragungen zwischen Systemen und Umgebung. (3.1)

• Die Temperatur ist ein Maß für die durchschnittliche kinetische Energie der Teilchen.

• Bei chemischen Reaktionen bleibt die Gesamtenergie erhalten.

• Chemical reactions that involve transfer of heat between the system and the surroundings are described as endothermic or exothermic.

• The enthalpy change (ΔH) for chemical reactions is indicated in kJ mol-1.

• ΔH values are usually expressed under standard conditions, given by ΔH°, including standard states.
Anwendungen und Fähigkeiten:

• Calculation of the heat change when the temperature of a pure substance is

• A calorimetry experiment for an enthalpy of reaction should be covered and the results evaluated.

• Enthalpy changes of combustion (ΔHc ° ) and formation (ΔHf°)should be covered.

• Consider reactions in aqueous solution and combustion reactions.

Standard state refers to the normal, most pure stable state of a substance measured at 100 kPa. Temperature is not a part of the definition of standard state, but 298 K is commonly given as the temperature of interest.

• The specific heat capacity of water is provided in the data booklet in section 2.

• Students can assume the density and specific heat capacities of aqueous solutions are equal to those of water, but should be aware of this limitation.

• The SI unit of temperature is the Kelvin (K), but the Celsius scale (°C), which has the same incremental scaling, is commonly used in most countries. The exception is the USA which continues to use the Fahrenheit scale (°F) for all

non-scientific communication.
Theory of knowledge:

• What criteria do we use in judging discrepancies between experimental and theoretical values? Which ways of knowing do we use when assessing experimental limitations and theoretical assumptions?

• Determining energy content of important substances in food and fuels.

Syllabus and cross-curricular links:

Topic 1.1—conservation of mass, changes of state

Topic 1.2—the mole concept
Aims:

Aim 6: Experiments could include calculating enthalpy changes from given experimental data (energy content of food, enthalpy of melting of ice or the enthalpy change of simple reactions in aqueous solution).

Aim 7: Use of databases to analyse the energy content of food.

Aim 7: Use of data loggers to record temperature changes.

Hypotheses—based on the conservation of energy and atomic theory, scientists can test the hypothesis that if the same products are formed from the same initial reactants then the energy change should be the same regardless of the number of steps. (2.4)

• The enthalpy change for a reaction that is carried out in a series of steps is equal to the sum of the enthalpy changes for the individual steps.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Application of Hess’s Law to calculate enthalpy changes.

• Calculation of ΔH reactions using ΔHf° data.

• Determination of the enthalpy change of a reaction that is the sum of multiple reactions with known enthalpy changes.

• Enthalpy of formation data can be found in the data booklet in section 12.

• An application of Hess's Law is

ΔH reaction = Σ(ΔHf°products) − Σ(ΔHf°reactants)

• Recycling of materials is often an effective means of reducing the environmental impact of production, but varies in its efficiency in energy terms in different countries.

• Hess’s Law is an example of the application of the Conservation of Energy.

What are the challenges and limitations of applying general principles to specific instances?
Utilization:

• Hess’s Law has significance in the study of nutrition, drugs, and Gibbs free energy where direct synthesis from constituent elements is not possible.

Syllabus and cross-curricular links:

Physics topic 2.3—conservation of mass-energy

Aim 4: Discuss the source of accepted values and use this idea to critique experiments.

Aim 6: Experiments could include Hess's Law labs.

Aim 7: Use of data loggers to record temperature changes.

Models and theories—measured energy changes can be explained based on the model of bonds broken and bonds formed. Since these explanations are based on a model, agreement with empirical data depends on the sophistication of the model and data obtained can be used to modify theories where appropriate. (2.2)

• Bond-forming releases energy and bond-breaking requires energy.

• Average bond enthalpy is the energy needed to break one mol of a bond in a gaseous molecule averaged over similar compounds.
Anwendungen und Fähigkeiten:

• Calculation of the enthalpy changes from known bond enthalpy values and comparison of these to experimentally measured values.

• Sketching and evaluation of potential energy profiles in determining whether reactants or products are more stable and if the reaction is exothermic or endothermic.

• Discussion of the bond strength in ozone relative to oxygen in its importance to the atmosphere.

• Bond enthalpy values are given in the data booklet in section 11.

• Stratospheric ozone depletion is a particular concern in the polar regions of the planet, although the pollution that causes it comes from a variety of regions and sources. International action and cooperation have helped to ameliorate the ozone depletion problem.

• Energy sources, such as combustion of fossil fuels, require high ΔH values.

Syllabus and cross-curricular links:

Topic 4.3—covalent structures

Aim 6: Experiments could be enthalpy of combustion of propane or butane.

Aim 7: Data loggers can be used to record temperature changes.

Aim 8: Moral, ethical, social, economic and environmental consequences of ozone depletion and its causes.

6.1 Collision theory and rates of reaction

Essential idea: The greater the probability that molecules will collide with sufficient energy and proper orientation, the higher the rate of reaction.
Nature of science:

The principle of Occam’s razor is used as a guide to developing a theory—although we cannot directly see reactions taking place at the molecular level, we can theorize based on the current atomic models. Collision theory is a good example of this principle. (2.7)

• Species react as a result of collisions of sufficient energy and proper orientation.

• The rate of reaction is expressed as the change in concentration of a particular reactant/product per unit time.

• Concentration changes in a reaction can be followed indirectly by monitoring changes in mass, volume and colour.

• Activation energy (Eein) is the minimum energy that colliding molecules need in order to have successful collisions leading to a reaction.

• By decreasing Eein, a catalyst increases the rate of a chemical reaction, without itself being permanently chemically changed.

Anwendungen und Fähigkeiten:

• Description of the kinetic theory in terms of the movement of particles whose average kinetic energy is proportional to temperature in Kelvin.

• Analysis of graphical and numerical data from rate experiments.

• Explanation of the effects of temperature, pressure/concentration and particle size on rate of reaction.

• Construction of Maxwell–Boltzmann energy distribution curves to account for the probability of successful collisions and factors affecting these, including the effect of a catalyst.

• Investigation of rates of reaction experimentally and evaluation of the results.

• Sketching and explanation of energy profiles with and without catalysts.
Guidance:

• Calculation of reaction rates from tangents of graphs of concentration, volume or mass vs time should be covered.

• Depletion of stratospheric ozone has been caused largely by the catalytic action of CFCs and is a particular concern in the polar regions. These chemicals are released from a variety of regions and sources, so international action and cooperation have been needed to ameliorate the ozone depletion problem.

• The Kelvin scale of temperature gives a natural measure of the kinetic energy of gas whereas the artificial Celsius scale is based on the properties of water.

Are physical properties such as temperature invented or discovered?
Utilization:
Syllabus and cross-curricular links:

Topic 5.3—what might be meant by thermodynamically stable vs kinetically stable?

Topic 13.1—fireworks and ions

Option A.3—everyday uses of catalysts

Biology topic 8.1—metabolism

Aims 1 und 8: What are some of the controversies over rate of climate change? Why do these exist?

Aim 6: Investigate the rate of a reaction with and without a catalyst.

Aim 6: Experiments could include investigating rates by changing concentration of a reactant or temperature.

Aim 7: Use simulations to show how molecular collisions are affected by change of macroscopic properties such as temperature, pressure and concentration.

Aim 8: The role that catalysts play in the field of green chemistry.