Se bom raztopil, če bo deževalo? Slika 1:diamanti (Vir: http://www.idb.it/; 18.10.2015) Slika 2: kristali kuhinjske soli (Vir: https://hr.wikipedia.org/wiki/kuhinjska _sol; 18.10.2015) Modul za poučevanje kemije v 8. razredu osnovne šole. Povzetek V učnem modulu je obravnavana učna tema o kristalih, o vrstah kristalov in njihovih lastnostih. Poudarek je predvsem na ionskih, kovalentnih in molekulskih kristalih, prav tako pa so obravnavani tudi kovinski kristali. Skozi modul se boste naučili, kako razlikovati posamezne vrste kristalov glede na njihove lastnosti. Modul vključuje 1. Navodila za učence Podroben opis scenarija ter učne vsebine in nalog, ki jih morajo učenci rešiti. 2. Navodila za učitelja Predlogi, kako poučevati z učnim modulom. 3. Način preverjanja in ocenjevanja znanja 4. Učiteljevi zapiski Predlogi strategij in kriterijev ocenjevanja. Podane dodatne informacije o učni vsebini in rešitve nalog v navodilih za učence. Zahvala Modul so pripravili Tjaša Sovdat (konzulent: dr. Iztok Devetak in asistent Miha Slapničar) po priporočilih EC FP7 PROFILES projekta na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana. Spletna stran projekta je http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php; e-pošta: profiles@pef.uni-lj.si; UL-PROFILES projektna skupina (2011) v okviru Konzorcijuma - www.profiles-projects.eu. 1
Učni cilji/kompetence povezani z vsebino modula; Učenci: 1. Učenci spoznajo ionske in kovalentne kristale 2. Učenci znajo na podlagi kemijske zgradbe primerjati izbrane lastnosti ionskih kristalov z lastnostmi kovalentnih kristalov 3. Učenci uporabijo eksperimentalnoraziskovalni pristop in razvijajo sposobnost opazovanja 4. Učenci razumejo potek raztapljanja ionskih kristalov 5. Učenci se seznanijo s prevodnostjo ionskih, kovalentnih, molekulskih in kovinskih kristalov Vsebina učnega načrta: 1. Izbrane lastnosti ionskih in kovalentnih spojin (npr. topnost, el. prevodnost idr.) Metode in oblike dela: - metode: besedne metode (ustna razlaga, pogovor, delo z besedilom); eksperimentalne metode; metode izkustvenega učenja (samorefleksija, reševanje problemov, učenje z računalnikom); oblike (frontalna, individualna, skupinsko delo); didaktični sistemi (timski pouk). Predviden čas: 5 šolskih ur (45 min) Predznanje; Učenci naj bi že znali: (1). Učenci poznajo kemijske reakcije (2).Učenci znajo zapisati kemijske formule spojin, (3).Učenci razumejo nastanek ionske in kovalentne vezi (enojne, dvojne in trojne) in s tem zgradbo preproste molekule (4). Učenci na preprostih primerih razlikujejo med ionsko, molekulsko in polarno ter nepolarno kovalentno vezjo (razlikujejo med (ne)polarnostjo vezi in (ne)polarnostjo molekule) (5).Učenci znajo uporabljati laboratorijske pripomočke 2
Aktivnosti učencev Se bom raztopil, če bo deževalo? Ime in priimek: Skupina: Razred: Zakaj se to učim? Slika 1:diamanti (Vir: http://www.idb.it/; 18.10.2015) Slika 2: kristali kuhinjske soli (Vir: https://hr.wikipedia.org/wiki/kuhinjska_sol; 18.10.2015) Vsi poznamo zgodbo o Martinu Krpanu in njegovi kobili. Ta zgodba pa je nekoliko drugačna od tiste, ki jo je napisal Fran Levstik. Martin Krpan je dolgo let prevažal sol iz Trsta na Dunaj. Ker pa je Trst veliko pristanišče je Martin Krpan v svojo sol pogosto skril tudi diamante, saj jih je na Dunaju z lahkoto prodal. Kljub temu, da so ga žandarji na poti na Dunaj več krat ustavili, pa v njegovem tovoru niso nikoli našli nič sumljivega. En dan je Martin Krpan potoval ob reki, vreča soli se mu je prevrnila in padla v reko. Vrečo je pobral iz reke in jo naložil na voz. Pozneje tega dne, so žandarji pri rednem pregledu Krpanovega tovora v njegovi vreči odkrili tudi svetlikajoče se diamante. Poskušaj razložiti, zakaj so diamante lahko videli prav tega dne. (2) Učni cilji: (1) učenci spoznajo ionske in kovalentne kristale; (2) učenci znajo na podlagi kemijske zgradbe primerjati izbrane lastnosti ionskih kristalov z lastnostmi kovalentnih kristalov; (3) učenci uporabijo eksperimentalnoraziskovalni pristop in razvijajo sposobnost opazovanja; (4) učenci razumejo potek raztapljanja ionskih kristalov; (5) učenci se seznanijo s prevodnostjo ionskih, kovalentnih, molekulskih in kovinskih kristalov. (3) Učni dosežki: (1) učenec prepozna različne vrste kristalov; (2) učenec zna samostojno zasnovati eksperiment in ima razvito sposobnost opazovanja (4) Predznanje: (1) učenci poznajo kemijske reakcije; (2) učenci znajo zapisati kemijske formule spojin; (3) učenci razumejo nastanek ionske in kovalentne vezi (enojne, dvojne in trojne) in s tem zgradbo preproste molekule; (4) učenci na preprostih primerih razlikujejo med ionsko, molekulsko in polarno ter nepolarno kovalentno vezjo (razlikujejo med (ne)polarnostjo vezi in (ne)polarnostjo molekule); (5) učenci znajo uporabljati laboratorijske pripomočke (5) Viri: Učbeniki in splet, ki so vam na voljo. (6) Novi pojmi: (1) ionski kristali; (2) kovalentni kristali; (3) molekulski kristali; (4) kovinski kristali; (5) topnost; (6) električna prevodnost 3
Naloge učencev I. DEL 1. Kakšna je kemijska formula kuhinjske soli in kam vse kuhinjsko sol uporabljamo? 2. Kakšen pomen je imela sol v preteklosti? II. DEL Vaša naloga je, da s pomočjo eksperimentalnoraziskovalnega dela načrtujete in izvedete eksperimente, na podlagi katerih boste prišli do nekaterih odgovorov na zastavljena vprašanja. Vse potrebščine in kemikalije imate podane. Opazujte, kaj se pri posameznih eksperimentih dogaja in svoja opažanja zapišite v za to pripravljen prostor. A. TOPNOST Preveriti želimo, ali so sol, grafit, led in srebro topni v vodi. Zasnuj eksperiment, s katerim bosš najlažje preveril topnost navedenih snovi. Na voljo imaš naslednje pripomočke: 4x čaša, 4x steklena palčka, 1x žlička, kuhinjska sol, grafit ledena kocka srebro. Izvedi eksperiment, ki ste ga zasnovali. 4
Svoja opažanja zapiši v tabelo. SNOV TOPNA / NETOPNA V VODI Kuhinjska sol Grafit Led srebro B. ELEKTRIČNA PREVODNOST 1. Zasnuj eksperiment s katerim boš ugotovil ali sol v trdnem agregatnem stanju, grafit, led in srebro prevajajo električni tok. Ugotovili smo že, da se grafit in srebro v vodi ne topita, sol in led pa se v vodi topita. Preveri tudi, ali vodna raztopina soli in voda, v kateri se je raztopil led prevajata električni tok. Za eksperiment imaš na voljo naslednje pripomočke: 6x čaša, naprava za merjenje električne prevodnosti, kuhinjska sol, grafit ledena kocka srebro. Izvedi eksperiment. 5
Rezultate zapiši v tabelo. Kuhinjska sol (trdno agregatno stanje) Grafit Ledena kocka Srebro Vodna raztopina kuhinjske soli Voda, v kateri se je raztopila kocka ledu Prevaja električni tok Ne prevaja električnega toka 2. S pomočjo spleta razišči, zakaj sol v trdnem agregatnem stanju in vodna raztopina soli prevajata oziroma ne prevajata električnega toka? 3. Ugotovili smo, da grafit prevaja električni tok. Znano pa je, da diamanti električnega toka ne prevajajo. S pomočjo literature in spleta razišči, zakaj grafit prevaja električni tok, diamanti pa ne, čeprav jih uvrščamo v isto skupino kristalov. Svoje ugotovitve zapiši. 6
C. PRIDOBIVANJE NATRIJEVEGA KLORIDA Kako pridobiti sol iz kisline in baze? Na voljo imaš naslednje pripomočke in kemikalije: Pripomočki: 300 ml erlenmajerica s širokim vratom Izparilnica Plinski gorilnik Trinožno stojalo Keramična plošča Bireta Kemikalije: Univerzalni indikator Klorovodikova kislina, HCl, 1M Natrijev hidroksid, NaOH, 1M Postopek: 1. 5 ml razredčene raztopine 1M natrijevega hidroksida NaOH v 300 ml erlenmajerici s širokim vratom obarvamo z univerzalnim indikatorjem 2. Počasi dodajamo 5 ml razredčene 1M klorovodikove kisline HCl 3. Pri ph 7 se spremeni barva indikatorja nevtralizirano raztopino uparimo v izparilnici Kaj opaziš po končanem izparevanju? V katero skupino kristalov uvrščamo nastalo snov? Napiši urejeno enačbo kemijske reakcije. 7
Nariši skico aparature, s katero smo pridobivali natrijev klorid. 8
Vprašanja za utrjevanje znanja Ključna vprašanja 1. Kakšne so podobnosti in razlike med diamantom in grafitom? 2. Kako je zgrajen kristal natrijevega klorida? 3. Iz katerih delcev so sestavljeni kristal ledu, magnezijev klorid in srebro? 4. Kateri delci omogočajo prevajanje električnega toka v raztopini natrijevega klorida? 5. Kaj sestavlja spojino kalijevega jodida? V katero skupino kristalov jo uvrščamo in zakaj? Naloge za vajo 1. Dopolni besedilo! Ioni se povezujejo v večjo strukturo, ki jo imenujemo. Ionske spojine imajo tališča in vrelišča in so topne v vodi. in ionskih spojin prevajajo električni tok. 2. Katere snovi lahko uvrstimo med molekulske kristale? a. CaCl 2 b. I 2 c. CO 2 d. SiO 2 3. Katera lastnost ni značilna za kovine? a. Vse kovine imajo visoko trdoto. b. Kovine dobro prevajajo toploto. c. Vse kovine so pri sobnih pogojih trdne. d. Vse kovine so tanljive. 4. Košček kristala natrijevega klorida NaCl vsebuje 1 milijon natrijevh ionov Na +. Koliko kloridnih ionov Cl - je v istem koščku kristala? 9
5. Trdne snovi so lahko sestavljene iz ionov (ionski kristali) ali molekul (molekulski kristali). Pripravi stolpca za ionske in molekulske kristale. Spodaj navedene lastnosti snovi poskušaj pravilno razporediti, tako da posamezno trditev zapišeš v ustrezni stolpec. a. Imajo visoka tališča in vrelišča. b. Imajo nizka tališča in vrelišča. c. Sestavljeni so iz atomov, ki so povezani v molekule. d. Sestavljeni so iz nabitih delcev, ki so povezani z močnimi vezi. e. Ponavadi so topni v vodi. f. Ponavadi so netopni v vodi. g. Ne prevajajo električnega toka. h. Prevajajo električni tok, če so raztaljeni ali raztopljeni v vodi. i. Primeri teh snovi so: jod, sladkor, led, parafinski vosek j. Primeri teh snovi so: natrijev klorid, cinkov jodid, bakrov sulfat, kalcijev klorid. 10
Ali razumem 1. a) Voda je dobro topilo v katerem se raztapljajo številne snovi. Kaj se dogaja pri raztapljanju kuhinjske soli v vodi? b) Dopolni spodnjo shemo, ki prikazuje raztapljanje kuhinjske soli (natrijevega klorida) v vodi. Legenda: Model kloridnega iona Model molekule vode Model natrijevega iona 11
c) Pri poskusih smo ugotovili, da vodna raztopina natrijevega klorida prevaja električni tok. Razloži, zakaj pa vodna raztopina sladkorja ne prevaja električnega toka, čeprav sta si snovi med seboj na videz zelo podobni. Na ravni mikrodelcev pokaži, zakaj sladkor ne prevaja električnega toka. Legenda: Model molekule sladkorja Model molekule vode 12
III. DEL 1. a) Kako se sladkor razlikuje od natrijevega klorida? b) Kako bi lahko dokazal razliko taljenja natrijevega klorida in sladkorja? Nariši skico aparature, s katero bi dokazal to razliko. Prostor za skico Utemelji svoj odgovor. 13
Se bom raztopil, če bo deževalo? Navodila za učitelja Glavni namen vseh PROFILES modulov je, da se učenje začne na način, ki spodbudi interes učencev za učenje vsebine. To predstavlja tako imenovani scenarij, ki je na začetku modula zapisan kot zgodba v socio-naravoslovnem kontekstu, ki poleg motivacijske vloge predstavlja tudi možnosti ugotavljanja dejanskega predhodnega znanja učencev in tudi sprožiti razpravo o tem katero dodatno naravoslovno znanje je potrebno za nadaljnjo diskusijo o problemu in njegovo rešitev. Nadaljnja razprava o scenariju je ključna komponenta PROFILES strategije poučevanja, saj predstavlja uvod v "IL" in "ES" v akronimu PROFILES. Prvi predstavlja učenje z raziskovanjem, in drugi širše učenje o določenem problemu, ki izhaja iz doseganja ciljev izobraževanja (glej učne rezultate). Že definicija učenja z raziskovanjem vključuje dejstvo, da so učenci aktivni pri izgradnji svojega znanja. Takšen pristop zahteva nek "sprožilec", da steče raziskovanje in je v večini primero raziskovano vprašanje (ali vprašanja), ki jih v najboljših primerih učenci sami postavijo. Raziskovalno vprašanje nato vodi raziskovalno učenje. Raziskovano učenje omogoča učencem, da naprej razmišljajo o rešitvah problema in pridobivanju podatkov s prve roke, kot je eksperimentiranje, in s tem pridobivanje procesnih spretnosti, ali zbiranje podatkov z druge roke, kot so različni viri. Rezultat teh dejavnosti je razlaga pridobljenih podatkov, zato, da se pridobi rešitev naravoslovnega problema. V tem učnem modulu, predstavlja uvod (socio-naravoslovni scenarij) Martin Krpan, ki prevaža sol iz Trsta na Dunaj. Poleg soli, pa ima v vreči skrite tudi diamante, ki pa jih žandarji niso odkrili vse do dne, ko je Martinu Krpanu vreča soli padla v vodo. Zakaj so žandarji videli sol prav ta dan, ko je vreča soli padla v vodo?, Zakaj se niso raztopili tudi diamanti? Kakšna je razlika med kuhinjsko soljo in diamanti, glede na to, da so po zgledu zelo podobni? To je le nekaj vprašanj, ki jih lahko sproži scenarij in bi omogočal pričetek razprave med učenci (priporočeno je da se ta del učnega modula izvede v skupinah po štiri učence). Učitelj seveda vodi učence do učenja specifičnih naravoslovnih pojmov, kot jih predpisuje učni načrt za kemijo (glejte cilje učnega načrta zgoraj). Pomembno je tudi, da učitelj do določene mere preveri predhodno znanje učencev, ker tako lahko ustrezno načrtuje svoje nadaljnje delo. Predznanje tega modula naj bi bilo: (1) učenci poznajo kemijske reakcije; (2) učenci znajo zapisati kemijske formule spojin; (3) učenci razumejo nastanek ionske in kovalentne vezi (enojne, dvojne in trojne) in s tem zgradbo preproste molekule; (4) učenci na preprostih primerih razlikujejo med ionsko, molekulsko in polarno ter nepolarno kovalentno vezjo (razlikujejo med (ne)polarnostjo vezi in (ne)polarnostjo molekule); (5) učenci znajo uporabljati laboratorijske pripomočke. 14
Glede na zgoraj navedeno drži, da ima socio-naravoslovni scenarij velik pomen pri uvajanju nadaljnjega učenja specifične naravoslovne vsebine modula, ki je v PROILES modulih, doseženo s pristopom učenja z raziskovanjem. Za to je(so) potrebno(na) raziskovalna vprašanje(a), ki nastanejo na osnovi razprav učencev o socionaravoslovnem scenariju ali jih poda učitelj, če so učenci pri snovanju raziskovalnih vprašanj manj uspešni. V tem modulu je možno postaviti nekaj raziskovalnih vprašanj, kot na primer: 1. Katere spojine imajo najvišje tališče in vrelišče? 2. Ali ionske spojine v trdnem agregatnem stanju prevajajo električni tok? 3. Kako se med seboj razlikujeta sol in sladkor? Po opredelitvi raziskovalnih vprašanja, je v naslednjem koraku potrebno zasnovati raziskavo. Glede na vprašanja, moramo premisliti o vsebini vprašanja in kako je mogoče opraviti meritve. Glede na tip modula, ki je strukturirana tako, da se lahko učenci učijo sodelovalno, brez obsežnega vodenja učitelja, je priporočljivo, da se izvede pouk kot skupinsko delo. Delo v skupini naj bo načrtovano in vodeno s strani učencev. Po končanem skupinskem delu naj učenci poročajo o svojih rešitev pridobljenih z raziskovanjem. Ključna tema raziskovalnega dela kristali in njihove lastnosti. Namen raziskovalnega dela pa je, da učenci sami skozi eksperimentiranje spoznajo nekatere lastnosti kristalov in kakšne so razlike med posameznimi vrstami. Vprašanja, ki vodijo učenje in so vključena v besedilo, ki ga imajo na voljo učenci, so načrtovana tako, da vodijo razmišljanje učencev v tej smeri. Z učenjem z raziskovanjem, se pričakuje, da bodo učenci pridobili znanje o kristalih, vrstah kristalov in da jih bodo znali razlikovati med seboj. Besedilo v zvezi z vsebino modula je vključeno tudi v navodila za učitelja, in sicer v učiteljeve zapiske, kjer je podani tudi slikovni material, ki ga lahko učitelj, če želi uporabi. Podane so tudi nekatere spletne strani, kjer lahko učenci najdejo več informacij o tej temi. Predstavljene so predvsem vsebine: ionski kristali, kovalentni kristali, molekulski kristali, kovinski kristali, topnost kristalov in električna prevodnost spojin. Na koncu učenja z raziskovanjem, kjer se medsebojno povežejo obravnavani pojmi, ki sestavljajo poglavje o kristalih in njihovih lastnostih, še ni konec aktivnosti učencev. Pomemben zaključek modula je vprašanje v naslovu, ki ga je potrebno obravnavati, tako da učenci utrdijo, ne le naučeno s sodelovanjem v razpravi v skupini, ampak tudi razvijejo sposobnosti sklepanja in argumentiranja. Rezultat učenja s PROFILES modulom je sprejetje odločitve oz. soglasja, na ravni posameznika, skupine in na koncu tudi razreda glede socio-naravoslovnega problema, ki ga je postavilo naslovno vprašanje in scenarij modula. 15
Učni cilji posamezne učne ure Učni cilji prve učne ure: Učenci razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti. Učenci ugotavljajo topnost nekaterih snovi Učenci razvijajo načrtno opazovanje in zapisovanje opažanj in meritev Učni cilji druge učne ure: Učenci razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti. Učenci spoznajo električno prevodnosti nekaterih snovi Učenci razvijajo spretnosti pri delu s spletnimi viri in drugo literaturo. Učni cilji tretje učne ure: Učenci razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti. Učenci spoznajo eden izmed možnih načinov pridobivanja natrijevega klorida Učenci znajo napisati enačbo kemijske reakcije. Učni cilji četrte učne ure: Učenci ponovijo znanje o ionskih in kovalentnih kristalih ter se seznanijo z nekaterimi lastnostmi molekulskih in kovinskih kristalov. Učenci uporabijo submikroskopske prikaze. Učni cilji pete učne ure: Učenci razumejo, kako se kuhinjska sol in sladkor med seboj razlikujeta. Učenci uporabijo submikroskopske prikaze. 16
Doseganje zastavljenih kompetenc Kompetenca 1. Spretnosti raziskovalnega dela. Kompetenca je dosežena z... 2. Komunikacijske (pisne, govorne) spretnosti. 3. Sposobnosti odločanja in argumentacije odločitev. 4. Spretnosti eksperimentalnega dela. 5. Sposobnost uporabe IKT in druge literature 17
»Ali se bom raztopil, če bo deževalo?«predlogi ocenjevanja Učitelj lahko preveri in oceni znanje učencev na različne načine. Pri tem lahko učitelj izbere in lahko uporabi različne pristope v različnih učnih urah izvedbe modula v skladu s tem, kateri pristop se učitelju zdi najbolj primeren (A-C del). Pomembno je, da so to le predlogi za vrednotenje znanja in da učitelj izbere tiste, za katere meni,da so v dani situaciji najbolj smiselni. V delu A se vrednostjo razvile spretnosti učencev. Del B temelji na vrednotenju posameznih doseženih kompetenc v vsaki učni uri uporabe modula, del C pa podaja vrednotenje pisnih izdelkov ter procesov v skupini, ki jih učitelj opazuje. Vse dele učitelj lahko poljudno kombinira in jih uporabi za formativno oceno. Preverjanje in ocenjevanje znanja lahko poteka: 1. med poročanjem skupin na koncu skupinskega dela, kjer lahko ocenimo napredek posamezne skupine, 2. z ustnim preverjanjem znanja, kjer lahko posamezne učence vprašamo, da razložijo posamezne pojme ter na osnovi ustnega izražanja ocenimo njihovo razumevanje (v pomoč so nam lahko vprašanja iz učnega modula), 3. s pisnim preverjanjem in ocenjevanjem znanja, kjer morajo učenci ne le rešiti naloge objektivnega tipa, ampak tudi naloge, kjer zapišejo svoje razumevanje pojmov in argumentacije reševanja problemov, kar omogoča ugotavljanje razumevanja pojmov na višjih kognitivnih ravneh. Učitelj lahko dosežke učencev beleži na različne načine, lahko uporablja lestvico ocen, 1 = nezadostno; 2 = zadostno; 3 = dobro; 4 = prav dobro ; 5 = odlično. Učitelj lahko uporabite tudi tri- točkovne lestvice; na primer x niso niti minimalno dosežene kompetence, = minimalno dosežene kompetence in = ustrezno dosežene (več kot predvideno/pričakovano (na primer: biti kreativen, neodvisno mišljenje/razmišljanje, ki kaže pobude, itd.) Z numeričnimi ali drugimi ocenami lahko učitelj poda ali opiše opombe za celotno skupino ali posameznega učenca. Sumativne strategije vrednotenja niso prikazane, vendar bi se lahko nanašale na ustno vrednotenje in/ali s pisnimi preizkusi znanja. Primere vprašanj tudi za sumativno ocenjevanje na koncu šolskega leta je mogoče povzeti in adaptirati iz seznama vprašanj pod delom B, seveda pa lahko učitelj sam tvori tovrstna vprašanja iz vsebine modula. Da učitelj zasleduje učenčeve uspehe pri uporabi modula pa lahko pred uporabo modula pri pouku rešijo učenci pred-preizkus znanja in nato po uporabi modula še po-preizkus znanja. Na tak način lahko učitelj do določene mere spremlja učinke uporabe modulov pri pouku. 18
A del Ocena zahtevanih spretnosti učencev Spretnosti Ocena 1-5 / opis / zaznamek Socialne vrednote Zmožnost razdeljevanja nalog znotraj skupine Zmožnost oblikovanja timskega dela Zmožnost smiselnega argumentiranja v skupinski diskusiji Osebne spretnosti Zmožnost sodelovanja v procesu učenja Zmožnost kritičnega mišljenja Ustvarjalne zmožnosti Zmožnost predstavitve na zanimiv način Zmožnost samozavesti med predstavitvijo Zmožnost predstavitve dobljenih rezultatov v razredu Zmožnost spraševanja in izražanja osebnega mnenja Uporabljanje znanstvenih metod dela Zmožnost določitve namena obravnavanega dela Zmožnost uporabe različnih virov za pridobivanje informacij Sposobnost oblikovanja različnih stališč do obravnavanega dela Zmožnost priprave ustreznega delovnega načrta Zmožnost analize zbranih podatkov Zmožnost oblikovanja sklepov 19
1 2 3 B del 1. učna ura Ocena pridobljena med učnimi urami ali na končnem ustnem ali pisnem preizkusu znanja Dimenzija razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti ugotavljajo topnost nekaterih snovi razvijajo načrtno opazovanje in zapisovanje opažanj in meritev Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Učenci znajo zasnovati in izvesti eksperiment Učenci izvedejo eksperiment o topnosti nekaterih snovi in sklepajo o topnosti kristalov Učenci med eksperimentov opazujejo in zapisujejo opažanja na delovni list Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1. Učenci zasnujejo eksperiment in ga izvedejo. 2. Opazujejo in svoja opažanja zapišejo v predloženo tabelo (glej delovni list za učence) 1 2 3 2. učna ura Dimenzija razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti spoznajo električno prevodnosti nekaterih snovi razvijajo spretnosti pri delu s spletnimi viri in drugo literaturo Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Učenci znajo zasnovati in izvesti eksperiment Učenci izvedejo eksperiment o električni prevodnosti nekaterih snovi Učenci znajo s pomočjo uporabe različnih virov odgovoriti na vprašanja Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1. Učenci zasnujejo eksperiment in ga izvedejo 2. Opažanja zapišejo v tabelo 3. S pomočjo spleta in druge literature odgovorijo na dva vprašanja (glej delovni list za učence): 20
S pomočjo spleta raziščite, zakaj sol v trdnem agregatnem stanju in vodna raztopina soli prevajata oziroma ne prevajata električnega toka? Trdne snovi, kot je natrijev klorid, vsebujejo ione, ki so med seboj trdno povezani. Njihovi ioni se ne morejo gibati med elektrodami. Kadar pa te snovi stalimo ali raztopimo v vodi, se ioni lahko prosto gibljejo in takrat prevajajo električni tok. Ugotovili smo, da grafit prevaja električni tok. Znano pa je, da diamanti električnega toka ne prevajajo. S pomočjo literature in spleta razišči, zakaj grafit prevaja električni tok, diamanti pa ne, čeprav jih uvrščamo v isto skupino kristalov. Svoje ugotovitve zapiši. Plasti v grafitu med seboj povezujejo elektroni. Ti elektroni so šibko vezani v ogljikovih atomih. Med posameznimi plastmi grafita se elektroni lahko prosto gibajo, zato je grafit električni prevodnik. 1 2 3 3. učna ura Dimenzija razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti spoznajo eden izmed možnih načinov pridobivanja natrijevega klorida znajo napisati enačbo kemijske reakcije Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Učenci znajo zasnovati in izvesti eksperiment Učenci izvedejo eksperiment o pridobivanju natrijevega klorida Učenci napišejo primer enačbe kemijske reakcije Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1. Učenci izvedejo eksperiment 2. Zapišejo svoja opažanja 3. Zapišejo enačbo kemijske reakcije 21
1 2 4. učna ura Dimenzija ponovijo znanje o ionskih in kovalentnih kristalih ter se seznanijo z nekaterimi lastnostmi molekulskih in kovinskih kristalov uporabijo submikroskopske prikaze Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Učenci z reševanjem nalog preverijo svoje znanje o kristalih in njihovih lastnostih Učenci rišejo skice na submikroskopski ravni * glej delovni list za učence z nalogami Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1 2 5. učna ura Dimenzija razumejo, kako se kuhinjska sol in sladkor med seboj razlikujeta. uporabijo submikroskopske prikaze Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: S pomočjo drugih virov in dosedanjega znanja sklepajo in spoznajo razlike med kuhinjsko soljo in sladkorjem Učenci rišejo skice na submikroskopski ravni Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1. Na podlagi usvojenega znanja poskušajo razložiti razliko med kuhinjsko soljo in sladkorjem 2. Narišejo aparaturo, s katero bi dokazali eno izmed razlik 22
C del Vrednotenje na osnovi strategij poučevanja Vrednotenje pisnih izdelkov učencev Dimenzija Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Zasnuje načrt raziskave oz. postavi raziskovalna vprašanja in/ali pozna namen raziskave/poskusov Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1 2 3 4 5 Napiše načrt oziroma poročilo raziskave Zbira eksperimentalne podatke Interpretira ali izračuna iz zbranih podatkov določene parametre in sklepa na njihovi osnovi Odgovarja na vprašanja Riše diagrame/ tabele/modele simbolne predstavitve. Načrt raziskave zadošča minimalnim standardom, ki jih določi učitelj. Zna ustrezno predvidevati raziskovalne rezultate. Razvije ustrezen postopek raziskave in zna določiti katere spremenljivke je potrebno kontrolirati. Ustrezno zbere in zapiše opazovanja/podatke (npr. število opazovanj, kaj upošteva kot sprejemljivo, kako natančno so zbrani podatki, zavedanje možnih napak ). Interpretira podatke, zbrane na ustrezen način, ki ga zna upravičiti, vključno z uporabo ustreznih grafov, tabel in simbolov. Ustrezno sklepa glede na postavljena raziskovalna vprašanja. Zagotavlja pravilne pisne odgovore na vprašanja, podane v ustni ali pisni obliki. Ponuja dovolj podrobne odgovore, zlasti kadar je pozvan, naj poda mnenje ali odločitev. Lahko zagotovi zahtevane grafične prikaze. Je zmožen grafično predstaviti rezultate v primerno velikih grafih in s primernimi podrobnostmi. Sposoben zagotoviti popolne in ustrezne 23
6 Naravoslovno ali družbenonaravoslovno mišljenje naslove za diagrami, slikam, tabelam. Izkazuje ustvarjalno mišljenje in postopke pri reševanju problemov. Poda ustrezno družbeno-naravoslovno odločitev na določeno vprašanje ali skrb, s pravilno poudarjeno naravoslovno komponento. Vrednotenje z opazovanjem 1 2 Dimenzija Deluje v skupini, med dejavnostmi in razpravo Izvedbo raziskave ali poskusa Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Prispeva k delu skupine. Sodeluje z drugimi v skupini in v celoti sodeluje pri delu skupine. Prikazuje vodstvene sposobnosti - vodi skupino z ustvarjalnim razmišljanjem in pomagati tistim, ki potrebujejo pomoč (kognitivno ali psihomotorično); povzema rezultate. Kaže toleranco do članov skupine in jih spodbuja. Razume cilje raziskave/eksperimentalnega dela in ve, kateri teste in/ali meritve je potrebno opraviti. Izvaja raziskavo/eksperimentalno delo v skladu s pripravljenimi navodili/načrtom. Uporablja laboratorijski inventar na varen način. Do sebe in drugih deluje varno pri delu. Vzdržuje urejeno in čisto delovno površino. Ocena 1-5 / opis / zaznamek 24
»Ali se bom raztopil, če bo deževalo?«zapiski učitelja Ionski kristali Osnovni gradniki so ioni. Med natrijevimi ioni in kloridnimi ioni obstaja privlak, pri katerem se privlači veliko natrijevih in kloridnih ionov v vseh smereh, ki je nastala pa imenujemo ionski kristal. Slika 1: prikaz modela ionskih vezi med natrijevimi in kloridnimi ioni (Vir: http://www.chemistry.wustl.edu/~coursedev/online%20tutorials/solutions.htm) Ioni kationi in anioni, so v spojini v enakem razmerju, kar pomeni, da je število pozitivno nabitih delcev enako številu negativno nabitih delcev. Ionske spojine so tako električno nevtralne. Lastnosti ionskih kristalov: Trdno agregatno stanje pri sobni temperaturi, Ker so povezani z močnimi ionskimi vezmi imajo visoka tališča in vrelišča, Večina ionskih kristalov je v vodi dobro topnih, V trdnem agregatnem stanju ne prevajajo električnega toka. Prevajajo ga v talini ali vodni raztopini. Takrat se ionske vezi pretrgajo in ioni postanejo prosto gibljivi, kar omogoča prevajanje električnega toka. 25
Kovalentni kristali Osnovni gradniki kovalentnih kristalov so atomi nekovin, ki so povezani s kovalentno vezjo. Najbolj poznana kovalentna kristala sta diamant in grafit, ki sta sestavljena iz atomov ogljika. Diamant je najbolj trden, njegova oblika je tetraedična, grafit pa je mehek in z njim lahko pišemo, ker je zgrajen iz več plasti, ki drsijo druga ob drugi. Vir slik: Ryan, L. (2000). KEMIJA, preproste razlage kemijskih pojavov. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije Lastnosti kovalentnih kristalov: Visoka tališča in vrelišča zaradi močnih kovalentnih vezi, Obstojni, Niso topni v vodi in drugih topilih, Ne prevajajo električnega toka z izjemo grafita, Se drobijo. Molekulski kristali Osnovni gradniki molekulskih kristalov so molekule. Primeri: led, jod, sladkor Lastnosti: Nizko tališče in vrelišče, ker so molekulske vezi šibke, Neobstojni, Topni in drobljivi, Ne prevajajo električnega toka 26
Kovinski kristali Osnovni delci so atomi kovin. Atomi lahko oddajajo zunanje elektrone. Zaradi prisotnosti teh elektronov, kovinski kristali lahko prevajajo električni tok. V kristalih so osnovni delci razporejeni v določenem redu, ki se v prostoru ponavlja v vseh smereh. Vzorec delcev snovi v prostoru lahko ponazorimo z množico točk, ki predstavljajo kristalno mrežo. Kristalne mreže opišemo z osnovno množico. Navodila in opozorila pri pripravi materiala za eksperimentiranje Pri delu so obvezna halj in zaščitna očala. Razen pri delu z gorilnikom, nosite tudi zaščitne rokavice. Lasje morajo biti speti. Po končanem delu v laboratoriju si moramo umiti roke. NaOH: JEDKO P280 - Nositi zaščitne rokavice/zaščitno obleko/zaščito za oči/zaščito za obraz. HCl: AKUTNA NEVARNOST JEDKO P280 - Nositi zaščitne rokavice/zaščitno obleko/zaščito za oči/zaščito za obraz. 27
Rešitve nalog z delovnega lista za učence Rešitve eksperimentov: A. TOPNOST Preveriti želimo, ali so sol, grafit, led in srebro topni v vodi. Zasnujte eksperiment, s katerim boste najlažje preverili topnost navedenih snovi. Na voljo imate naslednje pripomočke: 4x čaša, 4x steklena palčka, 1x žlička, kuhinjska sol, grafit ledena kocka srebro. Izvedite eksperiment, ki ste ga zasnovali. SNOV Kuhinjska sol Grafit Led srebro TOPNA / NETOPNA V VODI Topna Netopen Topen Netopen 28
B. ELEKTRIČNA PREVODNOST 1. Zasnujte eksperiment s katerim boste ugotovili ali sol v trdnem agregatnem stanju, grafit, led in srebro prevajajo električni tok. Ugotovili smo že, da se grafit in srebro v vodi ne topita, sol in led pa se v vodi topita. Preverite tudi, ali vodna raztopina soli in voda, v kateri se je raztopil led prevajata električni tok. Za eksperiment imate na voljo naslednje pripomočke: 6x čaša, naprava za merjenje električne prevodnosti, kuhinjska sol, grafit ledena kocka srebro. Izvedite eksperiment. Kuhinjska sol (trdno agregatno stanje) Grafit Ledena kocka Srebro Vodna raztopina kuhinjske soli Voda, v kateri se je raztopila kocka ledu Prevaja električni tok Ne prevaja električnega toka 4. S pomočjo spleta raziščite, zakaj sol v trdnem agregatnem stanju in vodna raztopina soli prevajata oziroma ne prevajata električnega toka? Trdne snovi, kot je natrijev klorid, vsebujejo ione, ki so med seboj trdno povezani. Njihovi ioni se ne morejo gibati med elektrodami. Kadar pa te snovi stalimo ali raztopimo v vodi, se ioni lahko prosto gibljejo in takrat prevajajo električni tok. 29
5. Ugotovili smo, da grafit prevaja električni tok. Znano pa je, da diamanti električnega toka ne prevajajo. S pomočjo literature in spleta razišči, zakaj grafit prevaja električni tok, diamanti pa ne, čeprav jih uvrščamo v isto skupino kristalov. Svoje ugotovitve zapiši. Plasti v grafitu med seboj povezujejo elektroni. Ti elektroni so šibko vezani v ogljikovih atomih. Med posameznimi plastmi grafita se elektroni lahko prosto gibajo, zato je grafit električni prevodnik. Vir slik: Ryan, L. (2000). KEMIJA, preproste razlage kemijskih pojavov. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije 30
C. PRIDOBIVANJE NATRIJEVEGA KLORIDA Kako pridobiti sol iz kisline in baze? Na voljo imate naslednje pripomočke in kemikalije: Pripomočki: 300 ml erlenmajerica s širokim vratom Izparilnica Plinski gorilnik Trinožno stojalo Keramična plošča Bireta Kemikalije: Univerzalni indikator Klorovodikova kislina, HCl, 1M Natrijev hidroksid, NaOH, 1M Postopek: 1. Razredčeno raztopino 1M natrijevega hidroksida NaOH v 300 ml erlenmajerici s širokim vratom obarvamo z univerzalnim indikatorjem 2. Počasi dodajamo razredčeno 1M klorovodikovo kislino HCl 3. Pri ph 7 se spremeni barva indikatorja nevtralizirano raztopino uparimo v izparilnici Kaj opazite po končanem izparevanju? V izparilnici ostane bela trdna snov. V katero skupino kristalov uvrščamo nastalo snov? V skupino ionskih kristalov. Napišite urejeno enačbo kemijske reakcije: NaOH (aq) + NaCl (aq) NaCl (aq) + H 2 O (l) Dodatna razlaga: pri nevtralizaciji reagirajo oksonijevi ioni kisline s hidroksilnimi ioni baze. Nastane voda. Od baze ostane pozitivno nabit kovinski ion, od kisline pa negativni ion kislinskega radikala. Na + (aq) + OH - (aq) + H 3 O + (aq) + Cl - (aq) 2H 2 O (l) + Na + (aq) + Cl - (aq) 31
Skica aparature za pridobivanje natrijevega klorida: 32
Naloge za vajo 1. Dopolni besedilo! Ioni se povezujejo v večjo strukturo, ki jo imenujemo ionski kristal. Ionske spojine imajo visoka tališča in visoka vrelišča in so dobro topne v vodi. Raztopine in taline ionskih spojin prevajajo električni tok. 2. Katere snovi lahko uvrstimo med molekulske kristale? a. CaCl 2 b. I 2 c. CO 2 d. SiO 2 3. Katera lastnost ni značilna za kovine? a. Kovine dobro prevajajo elektriko.. b. Kovine dobro prevajajo toploto. c. Vse kovine so pri sobnih pogojih trdne. d. Vse kovine so tanljive. 4. Košček kristala natrijevega klorida NaCl vsebuje 1 milijon natrijevih ionov Na +. Koliko kloridnih ionov Cl - je v istem koščku kristala? V istem koščku kristala je 1 milijon kloridnih ionov Na +. 5. Trdne snovi so lahko sestavljene iz ionov (ionski kristali) ali molekul (molekulski kristali). Pripravi stolpca za ionske in molekulske kristale. Spodaj navedene lastnosti snovi poskušaj pravilno razporediti, tako da posamezno trditev zapišeš v ustrezni stolpec. a. Imajo visoka tališča in vrelišča. b. Imajo nizka tališča in vrelišča. c. Sestavljeni so iz atomov, ki so povezani v molekule. d. Sestavljeni so iz nabitih delcev, ki so povezani z močnimi vezi. e. Ponavadi so topni v vodi. f. Ponavadi so netopni v vodi. g. Ne prevajajo električnega toka. h. Prevajajo električni tok, če so raztaljeni ali raztopljeni v vodi. i. Primeri teh snovi so: jod, sladkor, led, parafinski vosek j. Primeri teh snovi so: natrijev klorid, cinkov jodid, bakrov sulfat, kalcijev klorid. 33
IONSKI KRISTALI a c e h j MOLEKULSKI KRISTALI b d F g j Ali razumem 1. a) Voda je dobro topilo v katerem se raztapljajo številne snovi. Kaj se dogaja pri raztapljanju kuhinjske soli v vodi? Polarne molekule vode»trgajo«natrijeve ione Na + in kloridne ione Cl - iz kristala. Pri tem se pretrgajo ionske vezi med natrijevimi in kloridnimi ioni, v vodni raztopini pa so natrijevi in kloridni ioni obdani z molekulami vode. b) Dopolni spodnjo shemo, ki prikazuje raztapljanje kuhinjske soli (natrijevega klorida) v vodi. Legenda: Model kloridnega iona Model molekule vode Model natrijevega iona 34
c) Pri poskusih smo ugotovili, da vodna raztopina natrijevega klorida prevaja električni tok. Razloži, zakaj pa vodna raztopina sladkorja ne prevaja električnega toka, čeprav sta si snovi med seboj na videz zelo podobni. Spoznali smo, da kuhinjsko sol uvrščamo med ionske kristale, sladkor pa med molekulske kristale, ki jih tvorijo molekule. Vodna raztopina natrijevega klorida vsebuje prosto gibljive ione (natrijevi in kloridni ioni), zato lahko prevaja električni tok. Vodna raztopina sladkorja pa vsebuje molekule sladkorja, zato ne prevaja električnega toka. Na submikroskopski ravni pokaži, zakaj sladkor ne prevaja električnega toka. Legenda: Model molekule sladkorja Model molekule vode 35
III. del 1. a) Kako se sladkor razlikuje od natrijevega klorida? Natrijev klorid gradijo ioni, kar pomeni, da je ionska spojina. Ioni so med seboj povezani z močnimi ionskimi vezmi. Tališče in vrelišče ionskih kristalov je visoko. Sladkor je sestavljen iz molekul C 12 H 22 O 11, zato ga uvrščamo med molekulske kristale. Molekule se povezujejo s šibkimi kovalentnimi vezmi. Tališče molekulskih kristalov je nizko. b) Kako bi lahko dokazal razliko taljenja natrijevega klorida in sladkorja? Dokazali bi s segrevanjem na keramični plošči. Nariši skico aparature, s katero bi dokazal to razliko. Utemelji svoj odgovor. Sladkor se stali, kuhinjska sol pa ne. Razlog za to so vezi. Molekule sladkorja se povezujejo s šibkimi vezmi, zato se sladkor hitro stali, medtem ko so ioni v kuhinjski soli povezani z močnimi ionskimi vezmi in posledično se sol pri tako nizki temperaturi ne tali, iz česar lahko sklepamo, da ima natrijev klorid zelo visoko tališče (T=801 C). 36
Reference Glažar, S., et all. (2004). Moja prva kemija 1: kemija za 8. razred devetletne osnovne šole. Ljubljana: Modrijan Kemija 1. Pridobljeno z https://eucbeniki.sio.si/kemija1/491/index2.html (december 2015) Košele, M., e tal. (2003). Kemija 8: učbenik za 8. razred devetletne osnovne šole. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije Kral, P., Rentzsch, W., Weissel, H. (1994). PREPROSTI KEMIJSKI POSKUSI ZA ŠOLO IN PROSTI ČAS. Ljubljana: DZS Ryan, L. (2000). KEMIJA, preproste razlage kemijskih pojavov. Ljubljana: Tehniška založba Slovenije Učni načrt kemija. (2011). Pridobljeno z http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/os/prenovljeni_un/u N_kemija.pdf 37