6.2 Bedeutung und Anwendungen von organischen Stoffen – Unterrichtsmaterial
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Bindungs- und Reaktionsenergie – interaktive Lernmodule zur Energetik chemischer Reaktionen
Ein ausführliches, interaktives Online-Material, in dem Lernende Schritt für Schritt Bindungsenergien kennenlernen, Faktoren ihrer Grösse untersuchen und daraus Reaktionsenergien berechnen. Es kombiniert anschauliche Modelle (Schwingung, Lennard-Jones-Potential, Videos) mit direkten Eingabeaufgaben und Alltagsbezug (Treibstoffe, Fett vs. Zucker, Zugvögel, bakterieller Motor). Am Ende werden Brücken zur Stabilität organischer Moleküle und zu Reaktionsmechanismen geschlagen.
1000 schönste Klausuraufgaben zur Organisch-chemischen Grundvorlesung
Eine umfangreiche Sammlung von 1000 Klausuraufgaben der universitären organisch-chemischen Grundvorlesung, geordnet nach Themengebieten (Nomenklatur, Stereochemie, Reaktionsmechanismen, Synthese, Spektroskopie u.v.m.). Die Aufgaben sind teils kreativ und alltagsbezogen (Contergan, Östron, Pheromone, Olivenöl vs. Motoröl) und vielfach als Klausur-Originalaufgaben praxisnah formuliert. Lösungen sind nicht enthalten; das Material richtet sich an Studierende, übersteigt das Schweizer Gymnasium deutlich und eignet sich höchstens für Spitzenlernende im Schwerpunktfach oder für Matura-/Olympiadevorbereitung.
Kunststoffe: Eigenschaften, Herstellung und Recycling – Dossier EF Chemie mit Laborversuchen
Umfassendes, gut strukturiertes Dossier zum Thema Kunststoffe für das Ergänzungsfach Chemie mit 8 Laborversuchen (u.a. Superabsorber, Nylon-Synthese, Polyurethanschaum, Polystyrol), Theorieteilen zu Makromolekülen, Polymerisationsverfahren und Recycling sowie Aufgaben mit Selbstkontrolle. Es verbindet Alltagsbezug (Babywindeln, Verpackungen, Medizin) mit vertieften GF-Themen wie zwischenmolekularen Wechselwirkungen, Thermodynamik und Reaktionsmechanismen.
Sulfonamide als Medikamente: Synthese, Wirkungen und Nebenwirkungen
Umfassende, gebrauchsfertige Unterrichtseinheit zu Sulfonamiden als Antibiotika: theoretische Erarbeitung der Reaktionsmechanismen, dreistufige organische Synthese im Praktikum, IR-Spektroskopie, bakterielle Hemmtests und interaktives Molecular Modelling mit JSmol. Alle Lernaufgaben mit Lösungen, mehrfach erprobt und didaktisch kohärent aufgebaut.
Kohlenhydrate – Leitprogramm in Chemie
Selbstständig zu bearbeitendes Leitprogramm zu den Kohlenhydraten (Mono-, Disaccharide, Polysaccharide, fakultativ Stereochemie) mit klarer Fundamentum/Additum-Gliederung. Verbindet verständliche Theorie mit regelmässigen Aufgaben inkl. Lösungsordner, eigenen Laborexperimenten, einem Degustationsexperiment, Videosequenzen und einem Molekülbaukasten. Zugewiesene Lernziele, Kapiteltests und ein lebensnaher Einstieg (Brot, Schoggi, Sportler-Traubenzucker) machen es zu einem fast vollständigen, motivierenden Unterrichtspaket.
Licht und Materie – Nutzung von Sonnenenergie
Umfassende Unterrichtseinheit (ca. 24 Std., neun einsetzbare Einzelmodule) zur photochemischen Anregung von Elektronen und deren Nutzung in Solarzellen, Fotosynthese, Sehvorgang und Fotografie. Jedes Modul enthält Lernaufgaben mit Lösungen, Einführungspräsentation und detaillierte Praktikumsunterlagen, u.a. Bau einer eigenen TiO₂-Solarzelle und Säulenchromatographie von Blattpigmenten. Didaktisch vollständig und mit starkem Praxis- und Alltagsbezug konzipiert; die Qualität hängt an den hier nur beschriebenen, nicht einsehbaren Modulunterlagen.
Schülerexperiment: Polymilchsäure (PLA) – Synthese eines Biokunststoffs
Detaillierte, erprobte Anleitung für ein Schülerexperiment zur Polykondensation von Milchsäure zu PLA mit Verlaufskontrolle (pH-Wert, Tropfentest, Wassertest) inklusive Lösungen und Entsorgungshinweisen. Dazu ein Zusatzexperiment zu Kunststoffadditiven (Farbstoffe, Magnetit, Nachleuchtpulver) und ein alternativer Auftrag mit Skelettformeln. Der Alltagbezug (abbaubarer Kunststoff, 3D-Druck-Filament) macht das Material lebendig; gepaart mit konkreten Aufgaben und Lösungen liegt es im oberen Band.
Selektive Inhibitoren: Moleküle interaktiv in Enzymtaschen docken
Interaktives Online-Werkzeug, mit dem Schüler:innen Moleküle A–E in die aktiven Zentren der Enzyme DHPS und Carboanhydrase hineindocken und so die Selektivität von Inhibitoren (Antibiotikum vs. Enzymhemmer) selbst erkunden. Eine präzise Schritt-für-Schritt-Anleitung führt durch Auswahl, 3D-Steuerung, Docking, Wasserstoffabspaltung und Überprüfung mit Wasserstoffbrücken. Die Aufgabe verknüpft Struktur-Wechselwirkungen mit realer Medikamentenentwicklung.
Herstellung eines Celluloseacetat-Wasserfilters
Detaillierte Versuchsanleitung für Lehrpersonen zur Herstellung einer Mikrofiltrationsmembran aus Celluloseacetat mit Alltagsutensilien (Standmixer, Spiegel, Klebeband). Die Membran wird anschliessend getestet: ungelöste Pigmente werden zurückgehalten, gelöste Farbstoffe passieren. Enthält Hintergrundwissen zu Polymeren, Mischbarkeit, Säure/Base und globalem Bezug (Trinkwasserversorgung).
Ethanol – vom Stoff zur Volksdroge
Ausführliches, materialreiches Dossier zu Ethanol: physikalische Daten, Geschichte, physiologische Wirkung, Alkoholismus, Aufnahme und Abbau im Körper mit Toxikologie (LD50, MAK, Promilleberechnung nach Widmark) sowie kinetische Betrachtungen (Reaktion 0. und 1. Ordnung). Enthält Aufgaben mit Lösungen und ein Glossar. Sehr starker Alltagsbezug, verbindet Organik, Toxikologie und Kinetik anhand eines Stoffes, der Schüler:innen konkret betrifft.
Stoffe und Energie umwandeln – Workshop mit Experimenten zu Thermodynamik und Elektrochemie
Ein Experimentierskript für eine Lehrpersonen-Fortbildung mit 16 Experimenten zu Energiebegriffen: Enthalpie, Aktivierungsenergie, Gibbs-Helmholtz, Entropie, galvanische Zellen und Katalyse. Es verbindet Alltagsmaterialien (Schokolade, Ballon, ZIP-Beutel) mit quantitativer Thermodynamik und liefert Hypothesen-Aufgaben und Teillösungen. Sehr lebendig und fachlich anspruchsvoll, aber ohne geschlossene Schülermaterialien mit Aufgaben-Lösungen.
Wirkung und Hemmung der Carboanhydrase – Experiment und Molecular Modelling
Eine sechslische Unterrichtseinheit für das Schwerpunktfach Biologie/Chemie zur enzymatischen Katalyse am Beispiel der Carboanhydrase und ihrer Hemmung durch Sulfonamide. Die Lernenden isolieren das Enzym aus Schweineblut, messen dessen Aktivität mit und ohne Hemmer und untersuchen den Wirkmechanismus am interaktiven 3D-Modell mit SwissPDB-Viewer. Komplettes Materialpaket mit Lehreranleitung, Arbeitsblättern, Aufgaben und Lösungen.
Kunststoffe – Dossier fürs EF Chemie (Eigenschaften, Herstellung, Recycling)
Umfangreiches Selbstlern-Dossier zum Thema Kunststoffe für das Ergänzungsfach Chemie mit acht (bzw. sieben) Labor-Experimenten, theoretischen Abschnitten zu Struktur, Einteilung, Synthese und Recycling sowie Auswertungsfragen. Struktur-Eigenschafts-Beziehungen, zwischenmolekulare Wechselwirkungen und Reaktionsmechanismen werden an Alltagsbeispielen (Windeln, Styropor, Nylon) illustriert. Für ein EF-Dossier didaktisch sehr gut aufgebaut, mit Aufgaben und Bezug zur Lebenswelt der Lernenden.
Selektive Inhibitoren – Medikamente docken mit Sulfanilamid
Interaktives Docking-Arbeitsblatt: Die Lernenden untersuchen mit einer 3D-Viewer-Anwendung, welche Moleküle A–E in die Bindetaschen der Enzyme DHPS und CA passen, um selektive Antibiotika bzw. CA-Hemmer zu identifizieren. Detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung für Maussteuerung, Docking, Wasserstoffabspaltung und Prüfung der Wasserstoffbrücken, inklusive Vorhersage-Aufgaben und Screenshot-Dokumentation.
Dünnschichtchromatographie von Schmerzmitteln
Praktikumsanleitung zur Dünnschichtchromatographie, mit der Schülerinnen und Schüler die Wirkstoffe unbekannter Schmerzmittel identifizieren und die Reinheit ihrer selbst synthetisierten Acetylsalicylsäure überprüfen. Dazu kommt eine kritische Beurteilung der Präparate auf Basis eines Infotexts über Wirkungsweisen, Vorteile und Risiken der Wirkstoffe.
OC II: Alkohole und weitere Stoffklassen (Schwerpunktfach Skript)
Umfangreiches Schwerpunktfach-Skript zu Alkoholen, Aldehyden und Ketonen mit Nomenklatur, zwischenmolekularen Kräften, Oxidationschemie, Nachweisreaktionen und Alkoholabbau im Körper. Enthält sechs Laborversuche, zahlreiche Aufgaben (teils mit Lückentext-Lösungen) und Alltagsbezüge wie Alco-Test und Fettleber.
Polystyrol giessen – Polymer-Kunststoffe
Praktischer Werkstatt-Experimentierauftrag: Schüler:innen giessen einen eigenen Gegenstand in zwei Schichten in Polystyrol ein und untersuchen dabei die radikalische Polymerisation. Die beigefügten Fragen mit vollständigen Lösungen behandeln Strukturformeln, den Radikalkettenmechanismus, van-der-Waals-Kräfte, Amorphität und die Wirkung des Trennmittels. Ein weiter Bezug zur Lebenswelt (Radikale, Alterung, Kosmetikwerbung) und ein attraktives Endprodukt machen das Material lebendig.
Selektive Inhibitoren – Interaktives Docking von Medikamenten in Enzymtaschen
Interaktive Übung, in der Lernende Moleküle A–E selbst in die Bindetaschen der Dihydropteroat-Synthase (DHPS) und der Carboanhydrase (CA) docken und so Zusammenhänge zwischen Molekülstruktur, Bindung und selektiver medikamentöser Wirkung entdecken. Ausführliche Schritt-für-Schritt-Anleitung für Maus- und Touchsteuerung, Vorhersage-Überprüfungs-Zyklen mit Sofortkontrolle, Oberflächen- und Wasserstoffbrücken-Darstellung sowie ein Bezug zu echten PDB-Strukturen (3TZF, 6RL9). Das Material ist der Werkzeug- und Arbeitsauftragsteil einer grösseren Sequenz und setzt eine vorherige Aufgabe zu Sulfanilamid voraus.
Sulfamethoxazol als selektiver Inhibitor – Molecular Docking
Ein interaktives Docking-Praktikum: Lernende positionieren das Antibiotikum Sulfamethoxazol in den katalytischen Zentren von bakterieller DHPS und menschlicher Carboanhydrase und dokumentieren per Screenshot, weshalb Selektivität (wenig Nebenwirkungen) entsteht. Detaillierte Bedienungsanleitung (Maussteuerung, Ausrichtung, Wasserstoffbrücken, Bindetaschen-Darstellung) und eine klare Aufgabenstellung machen es direkt einsetzbar.
Sulfanilamid als Antibiotikum – interaktives Docking mit Jmol
Interaktive Übung, in der Schüler:innen mit einem Jmol-Molekülmodell den Inhibitor Sulfanilamid in die Dihydropteroat-Synthase «docking» und dabei verstehen, wie Antibiotika Enzyme blockieren. Vorüberlegung zu strukturellen Ähnlichkeiten und Wasserstoffbrücken, dann eine gut gegliederte Schritt-für-Schritt-Anleitung zur Maussteuerung und Überprüfung der Lösung.
Sulfonamide als Antibiotika — Die Bedeutung der Folsäure
Ein umfassendes Arbeitsblatt zur biochemischen Rolle der Folsäure (DNS-Basen- und Methionin-Synthese) und zum Wirkungsmechanismus der Sulfonamide und Antifolate als Antibiotika, inklusive historischem Kontext (Prontosil, Domagk) und aktuellem Alltagsbezug (Folsäureanreicherung, Bactrim). Enthält 15 Aufgaben mit integrierten Lösungen sowie eine zusammenfassende Lückenübung.
Lotus-Effekt – Selbstreinigende Oberflächen: Theorie, Experimente und Übungen
Ausführliches Unterrichtspaket zum Lotuseffekt: anschauliche Erklärung des Naturphänomens (Mikro-/Nanostruktur, Hydrophobie, Oberflächenspannung), Darstellung technischer Anwendungen (Wandfarbe, Textilien, Schiffsrümpfe) sowie sechs umfassende, teilweise spektakuläre Schülerexperimente inklusive Beschreibungen der zu erwartenden Beobachtungen. Ergänzt durch ein PC-Arbeitsblatt mit Begriffssammlung und Übungsfragen (mit Lösungen bei ausgewählten Aufgaben).
Carboanhydrase: Partnerarbeit
Ausführliche step-by-step Anleitung für Schüler:innen, mit dem SwissPDB-Viewer die Carboanhydrase, ihr aktives Zentrum und Enzymhemmer (Sulfonamide) auf molekularer Ebene zu erkunden. Enthält Lernaufgaben mit Musterlösungen zum kompetitiven Hemmungsmechanismus, H-Brücken und zum manuellen Docking eines Medikamentenstoffs.
Einfache Versuche mit Lebensmitteln: Kunsthonig, Karamell und Margarine
Ein Praktikums-Handout aus Biel (2003) für den Grundlagenunterricht, in dem Schüler:innen mit Alltags-Lebensmitteln experimentieren: Karamell herstellen, «explodierende Bonbons», Kunsthonig aus Sacharose, der Fehling-Test zur Unterscheidung und eine eigene Wasser-in-Öl-Emulsion als Margarine. Der Bezug zur Alltagserfahrung (essen, schmecken, Brötchen) macht das Material lebendig; die Bearbeitungshilfen für Beobachtung und Auswertung sind aber nur als Lückenblatt vorhanden, ohne eigene Lösungsangaben.
DDT: Geschichte einer Umweltchemikalie – Unterrichtseinheit mit Vortrag und Dateninterpretation
Ausgearbeitete Unterrichtseinheit zum Schwerpunktfach Biologie und Chemie: Ein 20-minütiger Vortrag erzählt dramaturgisch den Aufstieg und Fall des Insektizids DDT (Nobelpreis, Nahrungsketten-Anreicherung, Rachel Carson, Verbot) und verknüpft dies mit dem chemischen Grundwissen zu Lipophilie, Polarität und Stabilität organischer Verbindungen. Den Abschluss bildet eine Gruppenaufgabe, in der Schülerinnen und Schüler echte Forschungsdaten zur Eischalenverdünnung bei Sperbern interpretieren und Gegenargumente suchen. Die Einheit enthält Lernziele, Ablaufplan, eingebettete Denkpausen (Think-Pair-Share) und kommentierte Lösungshinweise zur Aufgabe.
Leitprogramm Erdöl – Selbststudium für das Gymnasium
Ein sorgfältig ausgearbeitetes Leitprogramm zum Thema Erdöl, das die Schüler:innen im Selbststudium durch Gewinnung, Aufteilung in der Raffinerie und Verwendung von Erdölprodukten führt. Es kombiniert Informationstexte mit Kontrollaufgaben samt Lösungsordner, Experimenten, Video- und Internetrecherchen sowie Kapiteltests mit Lösungen. Der persönlich motivierende Ton («Erdöl-Guru», «Chemistry is fun») und die vernetzte Betrachtung (Geografie, Wirtschaft, Umwelt) machen das Routineprogramm lebendig.
Kunststoffe – Dossier für das EF Chemie (Eigenschaften, Herstellung, Recycling)
Ein ausführliches, experimentbasiertes Dossier zum Thema Kunststoffe für das Ergänzungsfach Chemie: Eigenschaften und Verwendung, Einteilung (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere), Synthese durch Polykondensation, -addition und -polymerisation sowie Recycling. Acht nummerierte Experimente (u.a. Superabsorber aus Babywindeln, Nylonfaden, Polystyrol-Synthese) mit Vorgehen, Beobachtungen und ausformulierten Auswertungen; Theorie wiederholt und vertieft Grundlagenfach-Inhalte (zwischenmolekulare Kräfte, Mechanismen, Thermodynamik).
Kunststoffe – Eigenschaften, Herstellung und Recycling (Dossier mit Laborversuchen)
Umfangreiches Dossier für das Ergänzungsfach Chemie, das Kunststoffe aus Struktur, Herstellung (Polykondensation, Polyaddition, Polymerisation) und Recycling behandelt. Enthält acht Laborversuche (u.a. Nylon-Faden, Polystyrol-Synthese, Superabsorber) mit theoretischem Hintergrund, Anleitung und Auswertung sowie Repetition von GF-Stoff (Formelschreibweisen, zwischenmolekulare Kräfte, Thermodynamik).
Carboanhydrase: Isolierung, Aktivität und Hemmung – Partnerarbeit-Experiment
Ausführliche Laboranleitung zur Isolierung der Carboanhydrase aus Schweineblut und zur Messung ihrer Aktivität mit Phenolrot-Indikator sowie zur Hemmung durch reale Sulfonamid-Medikamente (Diamox, Bactrim, Trusopt). Enthält Einleitung mit chemischem Hintergrund, detailliertes Vorgehen, strukturierte Auswertungsfragen und vollständige Lösungen. Das Experiment verbindet Säure-Base-Chemie, Indikatoren, Enzymkinese und Struktur-Wirkungs-Betrachtungen mit Bezug zu Medikamenten aus der Apotheke.
Maturitätsarbeit: Wasserstoffspeicherung im Metallhydrid
Eine Maturitätsarbeit (2011, MNG Rämibühl, betreut durch die EMPA) zum Thema Wasserstoff als Energieträger und dessen chemischer Speicherung in Metallhydriden. Die Arbeit kombiniert theoretische Grundlagen (Gleichgewicht, Bindungsarten, Thermodynamik, van-'t-Hoff-Gleichung) mit einem eigenen Experiment, bei dem drei Metallhydridspeicher gebaut und auf ihre Eignung für Autos untersucht werden.
Die unglaubliche Geschichte von Jodsalz – Wie drei heldenhafte Ärzte die Schweiz vom Kropf erlösten
Ein journalistisch erzählter Langartikel über die historische Bekämpfung des Jodmangels in der Schweiz: Hunzikers Jodmangel-Theorie, Bayards Feldversuche mit jodiertem Salz und Eggenbergers Überzeugungsarbeit. Er vermittelt anschaulich chemisch-medizinische Zusammenhänge (Jod, Schilddrüse, Spurenelemente) und wissenschaftsgeschichtliche Erkenntnisprozesse – ohne Aufgaben oder Übungen, dafür mit hohem emotionalen und lokalbezogenem Erzählwert.
Trennungsgang, Analytik und Stoffchemie – Praktikumsskript (B. Frese, Uni Gießen)
Ein umfangreiches Praktikumsskript für ein Halbjahrespraktikum: klassischer Kationentrennungsgang mit Anionen- und Kationennachweisen, ein Lernzirkel zu Stoffen und industrieller Grundchemie sowie eine Projektphase. Enthält detaillierte Arbeitsanleitungen, Wiederholungsfragen, Exkurse und Anleitungen für echte Analysen (z.B. einer Münzlegierung oder eines Erfrischungsgetränks). Sehr praxisorientiert, stark experimentell geprägt.
Indigo: Herstellung und Textilfärbung
Ein ausführliches Praktikumsblatt zur Synthese von Indigo aus 2-Nitrobenzaldehyd und Aceton mit anschliessender Färbung von Baumwolle. Es verbindet die organische Synthese mit chemiehistorischen Hintergrundinformationen und Aufgaben zur Stöchiometrie, zum Zusammenhang von konjugierten Doppelbindungen und Farbigkeit sowie zur Löslichkeit von Leuko-Indigo. Ein ansprechendes, praxisnahes Experiment mit echtem Alltagsbezug (Jeans).
Dracula-Tee: Chemolumineszenz-Versuch mit Chlorophyll und Oxalsäureestern
Präparierte Versuchsvorschrift «Dracula-Tee»: Aus Pfefferminztee wird Chlorophyll extrahiert, das in einer Chemolumineszenz-Reaktion mit Oxalsäureester und Wasserstoffperoxid unter UV-Licht intensiv rot leuchtet. Das Material enthält Sicherheitsangaben (GHS, H-/P-Sätze), Entsorgungshinweise, eine Lösungs-Auswertung mit Fragen sowie eine detaillierte fachliche Auswertung inklusive Reaktionsmechanismus und Reaktionsschema.
Mechanismus der DHPS – Antibiotika-Wirkung mit 3D-Molekülansichten erkunden
Interaktives Lernmodul zum Reaktionsmechanismus der Enzym DHPS, anhand dessen Antibiotika wie Sulfamethoxazol wirken. Mit 3D-Röntgenstrukturen und strukturierten Aufgaben untersuchen Schüler:innen Bindetasche, Wasserstoffbrücken und Inhibitor-Bindung. Enthält Lösungen und verbindet organische Strukturchemie mit biochemischer Anwendung.
Docking-Übung: Wie Sulfanilamid als Antibiotikum wirkt
Interaktive Jmol-Übung, bei der Schüler:innen das Antibiotikum Sulfanilamid Schritt für Schritt in das Enzym DHPS 'docken' und so verstehen, wie es als kompetitiver Inhibitor wirkt. Vorher werden Inhibitor und Substrat über Ladungsverteilung und Struktur verglichen. Anschauliche biochemische Anwendung mit geführter Anleitung und Lösungen.
Sulfamethoxazol als selektiver Inhibitor — Interaktive Docking-Aufgabe
Interaktive Übung mit 3D-Molekülvisualisierung: Schüler:innen docken das Antibiotikum Sulfamethoxazol in die Bindetaschen der bakteriellen DHPS und der menschlichen Carboanhydrase und dokumentieren mit Screenshots, weshalb der Wirkstoff selektiv wirkt. Eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung (Maussteuerung, Selbstkontrolle via «Lösung überprüfen») macht das komplexe Material zugänglich.
Sulfanilamid: Antibiotikum mit Nebenwirkungen
Ein geführter, interaktiver Aufgabenteil, in dem Schüler:innen mit einem 3D-Molekülviewer untersuchen, wie das Medikament Sulfanilamid an zwei verschiedene Enzyme (bakterielle DHPS und menschliche Carboanhydrase) bindet. Anhand von Wasserstoffbrücken, hydrophoben Kontakten und sterischen Gegebenheiten entwickeln sie Ideen, wie man das Molekül gezielt zu einem nebenwirkungsarmen Antibiotikum weiterentwickeln könnte.
Sulfamethoxazol als selektiver Inhibitor – Molecular Docking mit Antibiotika
Interaktive Docking-Aufgabe: Schüler:innen untersuchen mit einem 3D-Molekülviewer (drehen, verschieben, docken, Wasserstoffbrücken anzeigen), weshalb Sulfamethoxazol die bakterielle DHPS hemmt, aber nicht die menschliche Carboanhydrase. Sehr gutes Beispiel für Wirkstoffselektivität und Struktur-Wirkungs-Beziehungen mit echtem Alltagsbezug (Antibiotika).
Wie Medikamente wirken – Sulfonamide im gymnasialen Unterricht
Ein reichhaltiges Unterrichtskonzept rund um Sulfonamide als Pharmaka, mit eigenständigen Bausteinen: Laborsynthese, Bakterien-Hemmung an der Agarplatte, Enzymhemmung der Carboanhydrase mit Indikator-Farbumschlag sowie Wirkstoffdesign inklusive Molecular Modelling. Enthält ausgearbeitete Lektionenabläufe, Lernaufgaben und Verweise auf frei zugängliche Materialien; erstaunlich eng am Leben der Schüler:innen (echte Medikamente, Gicht, Homöopathie-Kritik).
Sulfanilamid: Antibiotikum mit Nebenwirkungen
Ein Aufgabenblatt, in dem Schüler:innen mit einem interaktiven 3D-Molekülmodell untersuchen, wie Sulfanilamid an zwei verschiedene Enzyme (DHPS und CA) bindet. Sie skizzieren Wasserstoffbrücken, hydrophobe Kontakte und sterische Gegebenheiten und leiten daraus ab, wie man ein nebenwirkungsarmes, spezifisches Antibiotikum entwickeln könnte. Authentischer pharmazeutischer Bezug mit produktiven, transferorientierten Aufgaben ohne Musterlösung.
Interaktives Docking: Wie Sulfanilamid als Antibiotikum ein bakterielles Enzym blockiert
Geführte, interaktive Jmol-Aufgabe, bei der Lernende den Antibiotika-Wirkstoff Sulfanilamid selbst in das katalytische Zentrum der Dihydropteroat-Synthase «docken». Vorher werden über Leitfragen die relevanten strukturellen Ähnlichkeiten zwischen Inhibitor und Substrat (Form, Wasserstoffbrücken, Partialladungen, hydrophobe Bereiche) erarbeitet. Die Lösung wird per Knopfdruck überprüft, anschliessend werden die Wasserstoffbrücken im aktiven Zentrum analysiert und mit Screenshots dokumentiert.
Herstellung eines Celluloseacetat-Wasserfilters
Ausführlich dokumentierter Schulversuch (ETH Zürich), bei dem Schüler:innen mit Alltagsutensilien eine Trinkwasser-Membran aus Celluloseacetat herstellen und deren Filtrationswirkung mit Wasser- und Lebensmittelfarbe testen. Enthält anschauliches Hintergrundwissen zu Löslichkeit, Mischbarkeit und Pickering-Emulsionen, eine detaillierte Schritt-für-Schritt-Anleitung sowie erwartete Beobachtungen mit Erklärungen. Der reale Bezug (Trinkwasserversorgung in Entwicklungsländern, DrinkPure-Produkt) macht das Material besonders motivierend.
Nachweis von Formaldehyd (MBTH-photometrische Bestimmung in Raumluft und Zigarettenrauch)
Praktikumsanleitung der Kantonsschule Baden zur photometrischen Formaldehyd-Bestimmung mit MBTH: Schüler:innen bauen eine Absorptionsapparatur, messen FA in Raumluft und Zigarettenrauch, werten mit Eichkurve aus. Umgeben von motivierendem Kontextmaterial (Spanplatten, Toxikologie, Grenzwerte, Passivrauchen) mit kleinen Verständnisaufgaben.
Bodenozon – Selbststudienmodul mit echten Messdaten
Ein Selbststudien-Modul zur Bildung und zum Abbau von bodennahem Ozon als Beispiel für ein dynamisches Gleichgewicht (Steady State) in der Umweltchemie. Es kombiniert anschauliche Erklärungen, Reaktionsmechanismen mit Radikalen und Gleichgewichtsverschiebungen mit zehn Aufgaben inklusive vollständiger Lösungen und einer Datenanalyse-Exercise mit echten BAFU-Messwerten. Der echte Bezug zur Schweiz (Sommer smog, NABEL-Messnetz, lokale Messdaten) macht das Material besonders lebendig.
TiO₂-Solarzelle: Bau einer Farbstoff-Solarzelle mit Himbeersaft
Ausführliche, praxiserprobte Unterrichtsanleitung (Kantonsschule Baden) zum Bau einer Farbstoff-sensibilisierten Solarzelle nach dem Grätzel-Prinzip, inklusive Theorieeinleitung zur Funktionsweise und Auswertungsaufgaben mit Lösungen. Schüler:innen bauen eine funktionierende Solarzelle aus TiO₂, Früchtefarbstoff und Iod-Elektrolyt und messen Spannung und Wirkungsgrad. Echte Faszination durch den Bezug zu Photosynthese und Everyday-Materialien, für die praktische Durchführung aber eine Lehrperson mit Vorbereitung nötig.
Molecular Modelling: Wirkung und Hemmung der Carboanhydrase
Ausführliche computerbasierte Partnerarbeit mit dem SwissPDB-Viewer: Schüler:innen laden PDB-Strukturen der Carboanhydrase herunter, untersuchen das aktive Zentrum mit Zinkion, Hydrogencarbonat und Hemmern (Acetazolamid, Sulfamethoxazol, Dorzolamid) und docken selbst manuell. Enthält strukturierte Lernaufgaben mit vollständigen Lösungen und Bezug zu realer Medikamentenentwicklung (Dorzolamid gegen Glaukom).
Partnerarbeit: Carboanhydrase – Wirkung und Hemmung (Experiment & Molecular Modelling)
Ausgearbeitete Unterrichtseinheit (6 Lektionen, Partnerarbeit) für das Schwerpunktfach Biologie/Chemie zur Carboanhydrase und ihrer Hemmung durch Sulfonamide. Die Schüler:innen isolieren das Enzym aus Schweineblut, messen im Labor seine Aktivität mit und ohne reale Medikamentenwirkstoffe und untersuchen am Computer-3D-Modell (SwissPDB-Viewer) das aktive Zentrum und die Wirkungsweise der Hemmer. Die Einheit enthält Lehrerleitfaden, Arbeitsblätter, Versuchsanleitungen und Lernaufgaben mit Lösungen sowie PDB-Dateien.
Versuche mit und zu Blut – Hämolyse, Methämoglobin, Katalase und das Blutwunder von Neapel
Praktikumsreihe mit echtem (Schweine-)Blut und Eisensalz-Versuchen: Hämolyse, Oxidation von Hämoglobin zu Methämoglobin, Desoxyhämoglobin, Katalase, Gerinnung, dazu das historische Blutwunder von Neapel als Thixotropie-Thema sowie Kunstblut für Film und Medizin. Die Versuche sind klein, genau beschrieben und mit Sicherheits- und Alltagsbezug (Pökelsalz, Nitrat im Trinkwasser, EPO, Perfluorverbindungen) versehen; gestellte Fragen und Aufgaben (Oxidationszahlen, Gleichungen, Komplex-Skizzen) haben aber keine Lösungen.