Sladkor ali sol? - Univerza v Ljubljani
Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Sladkor ali sol? Slika 2: Sladkor (Žlogar, 2014) Slika 1: sol (sutra.ba, 2014) Modul za poučevanje kemije v 8. razredu osnovne šole. Povzetek Učni modul obravnava temo o različnih vrstah kristaliov, ki jih najdemo v našem vsakdanjem življenju. Velji povdarek je na ionskih in molekulskih kristalih. Tekom modula se boste naučili, kako lahko s preprostimi kemijskimi poskusi razlikujemo med različnimi vrstami kristalov in kako je to uporabno v vsakdanjem življenju. Modul vključuje 1. Navodila za učence 2. Navodila za učitelja Način preverjanja in ocenjevanja znanja 3. 4. Učiteljevi zapiski Podroben opis scenarija ter učne vsebine in nalog, ki jih morajo učenci rešiti. Predlogi, kako poučevati z učnim modulom. Predlogi strategij in kriterijev ocenjevanja. Podane dodatne informacije o učni vsebini in rešitve nalog v navodilih za učence. Zahvala Modul so pripravili Aleš Peternelj (konzulent: dr. Iztok Devetak) po priporočilih EC FP7 PROFILES projekta na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana. Spletna stran projekta je http://www2.pef.unilj.si/kemija/projekti.php; e-pošta: [email protected]; UL-PROFILES projektna skupina (2011) v okviru Konzorcijuma - www.profiles-projects.eu. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 1 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Učni cilji/kompetence povezani z vsebino modula; Učenci: 1. učenci spoznajo zgradbo ionskega in molekulskega kristala, 2. znajo na podlagi kemijske zgradbe primerjati izbrane lastnosti ionskih snovi z lastnostmi kovalentnih spojin, 3. učenci zasnujejo primerne eksperimente, s katerimi dokažejo nekatere lastnosti posameznih kristalov, 4. učenci razumejo, kako poteka raztapljanje molekulskega in ionskega kristala v vodi, 5. učenci se seznanijo s prevodnostjo ionskih spojin, 6. učenci ugotovijo, kako koncentracija raztopine vpliva na električno prevodnost. Vsebina učnega načrta: (1) Izbrane lastnosti ionskih, molekulskih in kovalentnih spojin Metode in oblike dela: metode: besedne metode (ustna razlaga, pogovor, metoda pisanja); eksperimentalne metode; metode izkustvenega učenja (reševanje problemov, poučevanje s primeri, učenje z računalnikom); oblike (frontalna, indvidualna, skupinsko delo); didaktični sistemi (projektno delo, timski pouk). Predviden čas: 4 šolske ure (45 min) Predznanje; Učenci naj bi že znali: (1) Poznali in razumeli kemijske reakcije, (2) Poznali in razumeli pojma raztopina in koncentracija, (3) Poznali in razumeli nastanek ionske in kovalentnih vezi. (4) Na preprostih primerih razlikovati med ionsko, molekulskimi, polarno in nepolarno kovalentno vezjo, (5) Znajo zapisati kemijske formule ionskihh in molekulskih spojin, (6) Poznali in znali uporabljati laboratorijske pripomočke (steklovino in pribor). Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 2 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Aktivnosti učencev Sladkor ali sol? Ime in priimek: __________________________ Skupina: ____ Razred: ___ Zakaj se to učim? Slika 4: Sladkor (Žlogar, 2014) Slika 3: Sol (sutra.ba, 2014) Mama 10-letnega Marka je za kosilo pripravljala piščančjo obaro. Pri pripravi ji je pomagal tudi Mark. Kar naenkrat je mami pozvonil telefon. Po končanem pogovoru je Marku povedala, da je v službi prišlo do nepredvidene situacije in da se mora zaradi tega nemudoma vrniti v službo. Ker je bilo kosilo že skoraj pripravljeno, je Marka prosila, ali bi lahko kosilo sam pripravil do konca. Povedala mu je, katere sestavine v obari še manjkajo, vendar mu teh sestavin ni pripravila. Ko je mama odšla je Mark v obaro začel dodajati manjkajoče sestavine. Ker mu je šlo delo zelo dobro od rok, si je sam pri sebi mislil, da bo nekoč še zelo dober kuhar. Za konec je moral dodati še sol. Ko je odprl omaro v kateri je mama imela shranjeno sol pa je prebledel. Na polici omare sta se namreč v popolnoma enakih lončkih nahajala sol in sladkor, vendar pa lončka nista bila označena in ni bilo mogoče vedeti kaj se nahaja v katerem lončku. Mark je iz police vzel oba lončka in ju postavil na kuhinjski pult. Iz predala je vzel majhno žličko in že hotel poskusiti snov, ki se je nahajala v prvem lončku, ko se je spomnil, da ima hudo sladkorno bolezen. Kljub temu bi sicer snovi lahko poskusil, vendar se je odločil, da bo poskusil snovi ločiti na drugačen način. Pomagaj malemu Marku, da bo brez okušanja snovi lahko razločil, v katerem lončku je sol in v katerem sladkor. Učni cilji: (1) učenci spoznajo zgradbo ionskega in molekulskega kristala, (2)..znajo na podlagi kemijske zgradbe primerjati izbrane lastnosti ionskih snovi z lastnostmi kovalentnih spojin, (3)učenci zasnujejo primerne eksperimente, s katerimi dokažejo nekatere lastnosti posameznih kristalov, (4) učenci razumejo, kako poteka raztapljanje molekulskega in ionskega kristala v vodi, (5) učenci se seznanijo s kemijsko spremembo, ki se zgodi pri segrevanju sladkorja in soli, (6) učenci se seznanijo s prevodnostjo ionskih spojin, (7)učenci ugotovijo, kako koncentracija raztopine vpliva na električno prevodnost. Učni dosežki: (1) Učenec zna prepoznati različne vrste kristalov, (2) učenci samostojno zasnujejo različne eksperimente, s katerimi preverijo različne lastnosti kristalov, (3) učenci izdelajo mini plakat za izbran kristal. Predzanje: (1) Poznali in razumeli kemijske reakcije, (2) Poznali in razumeli pojma raztopina in koncentracija, (3) Poznali in razumeli nastanek ionske in kovalentnih vezi. (4) Na preprostih primerih razlikovati med ionsko, molekulskimi, polarno in nepolarno kovalentno vezjo, (5) Znajo zapisati kemijske formule ionskihh in molekulskih spojin, (6) Poznali in znali uporabljati laboratorijske pripomočke (steklovino in pribor). Viri: Učbeniki in splet, ki so vam na voljo. Novi pojmi: Topnost, vrelišče, tališče, električna prevodnost, ionski kristali, molekulski kristali, kovalentni kristali. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 3 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Naloge učencev I. DEL 1. Ali ste doma pri uporabi že kdaj zamenjali sol in sladkor? 2. Med katere snovi, z vidika kemije, bi uvrstili sladkor in med katere sol? 3. Kako nastane ionska in kako kovalentna vez? 4. Kako bi lahko brez okušanja ločil ti dve snovi? II. DEL Kuhinjska sol je danes nepogrešljiva sestavina, ki se jo uporablja predvsem v kulinariki. Sol kot kemijska spojina je sicer znana pod imenom natrijev klorid (NaCl). Sol je imela v zgodovini velik pomen. Imeti sol je namreč pomenilo imeti bogastvo in moč. Sladkor s kemijskim imenom imenujemo saharoza. Je naravno sladilo iz skupine ogljikovih hidratov. Tudi sladkor se danes veliko uporablja v prehrambeni industriji. Kljub njuni navidezni podobnosti, pa se njune lastnosti zelo razlikujejo. V nadaljevanju modula boste nekaj teh lastnosti sami preverili. A. TALIŠČE IN VRELIŠČE 1. Preveriti želimo, kakšno tališče in vrelišče imata sladkor in sol. S pomočjo pripomočkov, ki jih imate na voljo, zasnujte eksperiment, s katerim boste preverili, katera od snovi ima nižje tališče in vrelišče. Za eksperiment imate na voljo naslednje pripomočke in kemikalije: spatula, trinožno stojalo, keramična plošča, gorilnik, sol, sladkor Izvedite eksperiment, ki ste ga zasnovali! Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 4 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 2. Narišite aparaturo, s katero boste preverjali, kakšno tališče in vrelišče imata sol in sladkor. 3. Posebaj za sladkor in sol zapišite opažanja in rezultate, do katerih ste prišli tekom eksperimentalnega dela. Svoje ugotovitve tudi utemeljite. Sol:___________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Sladkor:_______________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Utemeljitev opažanj in rezultatov: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 5 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem B. TOPNOST V tej točki modula boste preizkusili topnost sladkorja in soli v vodi. Pripomočki in kemikalije: 2 čaši, mala kuhinjska žlička, 2 stekleni palčki za mešanje, voda, sol, sladkor. Potek dela po stopnjah: 1. 2. 3. 4. 5. Označite dve čaši. Na prvo napišite »SOL« na drugo pa »SLADKOR« V prvo čašo dodajte eno žličko soli. V drugo čašo dodajte eno žličko sladkorja. V obe čaši dolijte 40 mL vode. S steklenima palčkama mešajte 4 minute. 1. Kaj ste opazili? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. S pomočjo spleta poiščite ustrezno razlago (posebej za sol in posebej za sladkor), zakaj se snovi raztopita oz. ne raztopita v vodi in jo zapišite. Lahko si pomagate tudi z animacijami, ki jih najdete na spletu. Sol:___________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Sladkor:_______________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 6 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem C. ELEKTRIČNA PREVODNOST V tej točki modula je vaša naloga, da preverite ali sol in sladkor v trdnem agregatnem stanju prevajata električni tok. Preveriti morate tudi, ali vodna raztopina soli in vodna raztopina sladkorja prevajata električni tok. Razmislite kako bi to preverili in nato zapišite najmanj eno raziskovalno vprašanje in najmanj eno hipotezo, s katero boste predvideli rezultate poskusa. Vedeti je potrebno, da je električni tok usmerjeno gibanje delcev z nabojem. RAZISKOVALNO VPRAŠANJE: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ HIPOTEZE: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Za eksperiment lahko uporabite naslednje pripomočke in kemikalije: 4x 100mL čaša, naprava za merjenje električne prevodnosti, destilirana voda, sol, sladkor. 1. Glede na zastavljena raziskovalna vprašanja, hipoteze in pripomočke, ki jih imate na voljo, zasnujte eksperiment, s katerim boste prišli do odgovorov, ki jih iščete. Eksperiment preizkusite! 2. Opazujte in zabeležite rezultate poskusa. V tabeli rezultate označite z X. Prevaja električni tok Ne prevaja električnega toka Sol (trdno agregatno stanje) Sladkor (trdno agregatno stanje) Vodna raztopina soli Vodna raztopina sladkorja Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 7 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 3. S pomočjo spleta raziščite zakaj sol in sladkor v trdnem agregatnem stanju prevajata oz. ne prevajata električnega toka. Pravilen odgovor zapišite! ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 4. S pomočjo spleta raziščite zakaj vodna raztopina soli in vodna raztopina sladkorja prevaja oz. ne prevaja električnega toka. Pravilen odgovor napiši posebej za vodno raztopino soli in vodno raztopino sladkorja. Vodna raztopina soli: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Vodna raztopina sladkorja: ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 5. Kaj se zgodi z lučko na napravi za prevajanje električnega toka, če se koncentracija soli v vodni raztopini soli povečuje. Pri raziskovanju si pomagajte z aplikacijami, ki jih najdete na spletu. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 8 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem D. KOVALENTNI KRISTALI (kovalentne vezi tvorijo mrežne strukture) V tem delu modula se boste seznanili s kovalentnimi kristali, pri katerih kovalentne vezi tvorijo mrežne strukture. S pomočjo spleta poskusite izpolniti naslednjo nalogo 1. Osnovni gradniki so __________. povezani so s ___________ vezmi. Imajo __________ tališča, ker so vezi močne. Primera kovalentnega kristala sta diamant in grafit. Atomi v diamantu so razporejeni ____________. Vsak atom je povezan s __________ C atomi. Diamant je zelo _________ snov. Diamant _____________ elektični/ega toka. Za razliko od diamanta je grafit zelo ________ snov. Plasti so med seboj povezane s ___________ vezmi. Vsak atom pa je povezan s _________ sosednimi C atomi. 2. Izberite si enega izmed kovalentnih kristalov, pri katerem kovalentne vezi tvorijo mrežne strukture in na A4 list naredite kratek miselni vzorec, ki mora vsebovati naslednje podatke: Čas odkritja in človeka, ki je kristal odkril, Opis kemijske zgradbe kristala, Uporabnost, Kako je kristal nastal?, Dodati morate tudi sliko kristala. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 9 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Vprašanja za utrjevanje znanja Ključna vprašanja 1. 2. 3. 4. 5. 6. Kakšna je razlika med ionskim in molekulskim kristalom? Ali poleg teh dveh vrst kristalov poznaš še kakšno vrsto? Naštej nekaj kristalov, ki se jih danes prav tako uporablja v vsakdanjem življenju. Kateri je najtrši kristal, ki ga danes poznamo? Katere snovi s odgovorne za prevajanje električnega toka v vodni raztopini soli? Kakšna je razlika v moči ionske in kovalentne vezi? Naloge za vajo 1. IONSKI KRISTALI (dopolni) Osnovni gradniki so _________. Povezani so z _________ vezmi. Imajo __________ tališča, ker so ionske vezi _________. Električni tok prevajajo v __________ in v __________.v __________ agregatnem stanju pa toka ne prevajajo. Primer ionskega kristala je NaCl. Na+ in Cl- ioni so v kristalu v razmerju _______. 2. MOLEKULSKI KRISTALI (dopolni) Osnovni gradniki so _________. Povezane so z ___________ vezmi. Imajo __________ tališča. ____________ električnega toka. Nekateri lahko pri segrevanju prehajajo iz trdnega direktno v ___________ agregatno stanje (jod). 3. Kateri delci omogočajo prevajanje električnega toka v raztopini kuhinjske soli? ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ 4. Katere od spodaj naštetih snovi v vodni raztopini in talini dobro prevajajo električni tok?(podčrtaj) I2 KBr CH4 MgO C12H22O11 AlF3 5. Katera trdna snov ima najvišje tališče? (obkroži pravilen odgovor) Glukoza Natrijev klorid Jod Živo srebro Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 10 MgCl2 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Ali razumem 1. Kaj meniš, kakšni bi bili rezultati eksperimenta, če bi v vodi raztopil kalijev jodid (KI) namesto sladkorja? Odgovor utemelji. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 2. Ali ima kalijev jodid (KI) tališče in vrelišče bolj podobno sladkorju ali soli?Svoj odgovor utemelji? ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 3. Katera vez prevladuje v spojini, ki ima visoko temperaturo vrelišča in tališča, v trdnem agregatnem stanju ne prevaja električnega toka in je v vodi dobro topna? (obkroži pravilen odgovor) Ionska vez Kovinska vez Polarna kovalentna vez Nepolarna kovalentna vez 4. Katera snov tvori molekulske kristale? (obkroži pravilen odgovor) Kalcijev hidrid Silicijev dioksid Svinec žveplo Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 11 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem III. DEL 1. Med izbranimi možnostmi: metanojska kislina, kalcijev klorid in glukoza se odločite katere prevajajo električni tok v raztopini. Preglednico ustrezno dopolnite do konca. Temperatura tališča (°C) Formula snovi Električna prevodnost v raztopini (DA / NE) 146 782 8 2. V šoli si se znašel pred veliko dilemo. Ločiti moraš cezijev klorid in sladkor. Vendar pa na voljo tokrat nimaš gorilnika, prav tako pa tudi ne naprave za preverjanje električne prevodnosti. Kako bi z drugimi kemijskimi in fizikalnimi pripomočki preveril katera snov je ionski kristal in katera molekulski kristal? Zapiši postopek načrtovanega dela in pričakovane rezultate. ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 12 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Sladkor ali sol? Navodila za učitelja Glavni namen vseh PROFILES modulov je, da se učenje začne na način, ki spodbudi interes učencev za učenje vsebine. To predstavlja takoimenovani 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 naravoslovneo znanje je potrebno za nadalnjo diskusijo o problemu in njogovo rešitev. Nadaljnja razprava o scenariju je ključna komponenta PROFILES stretegije 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 učneja 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), kjer mali Mark sam pripravlja kosilo, vendar pa se mu priprava zatakne, ko je potrebno dodati sol, saj ima njegova mama sol in sladkor v popolnoma identičnih posodah. Mali Mark, ki ima tudi hudo sladkorno bolezen, bi sicer snovi lahko poskusil, vendar se je odločil, da bo za to, da snovi loči uporabil drugačen pristop. Kako prepoznati kaj je sol in kaj sladkor?, Kako bi lahko brez okušanja snov ločil med soljo in sladkorjem? Kakšne so lastnosti soli in kakšne lastnosti sladkorja? To so le nekatera vprašanja, ki jih lahko sproži scenarij in bi omogočal pričetek razprave med učenci (priporočeno je da se ta del učnega modula izvege 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) Poznali in razumeli kemijske reakcije, (2) Poznali in razumeli pojma raztopina in koncentracija, (3) Na preprostih primerih razlikovati med ionsko, molekulskimi, polarno in nepolarno kovalentno vezjo, (4) Poznali in znali uporabljati laboratorijske pripomočke (steklovino in pribor), 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 socioModul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 13 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem naravoslovnem scenariju ali jih poda učitelj, če so učenci pri snovanju raziskovalnih vprašanj manj uspešni. V tem modulu je možno posataviti nekaj raziskovalnih vprašanj, kot na primer: 1. Ali imajo ionske spojine višje tališče in vrelišče kot molekulske spojine? 2. Ali bodo vodne raztopine ionskih spojin prevajale električni tok? 3. Pri kakšni koncentraciji soli, vodna raztopina soli bolje prevaja električni tok? 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 so kristali, glavni namen pa je, da učenci z lastnim eksperimentalnim delom spoznajo razlike med posameznimi vrstami kristalov. 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 različnih skupinah kristalov in te kristale znali ločiti s pomočjo preprostih eksperimentov. 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, molekulski kristali, kovalentni kristali, vrelišče in tališče ionskih in kovalentnih spojin, električna prevodnost ionskih in kovalentnih spojin in topnost. Na koncu učenja z raziskovanjem, kjer se medsebojno povežejo obravnavani pojmi, ki sestavljajo celotno poglavje o skupinah kristalov 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. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 14 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Učni cilji posamezne učne ure Učni cilji prve učne ure: Uporabljajo eksperimentalnoraziskovalni pristop - zasnujejo eksperiment. Učenci razumejo, da imajo ionske spojine višje tališče in vrelišče kot molekulske spojine. Učni cilji druge učne ure: Uporabljajo eksperimentalnoraziskovalni pristop - izvedejo eksperiment. Učenci razumejo, zakaj se tako ionske kot tudi molekulske spojine topijo v vodi. Učni cilji tretje učne ure: Uporabljajo eksperimentalnoraziskovalni pristop - zasnujejo eksperiment Učenci razumejo, zakaj vodne raztopine ionskih spojin prevajajo električni tok. Učenci razumejo, zakaj vodne raztopine molekulskih spojin ne prevajajo električnega toka. Učni cilji četrte učne ure: Učenci se seznanijo z nekaterimi lastnostmi kovalentnih kristalov. Učenci izdelajo mini plakat za izbrane kovalentne kristale. Doseganje zastavljenih kompetenc Kompetenca je dosežena z... Kompetenca 1. Spretnosti raziskovalnega dela. 2. Komunikacijske (pisne, govorne) spretnosti. 3. Sposobnosti odločanja in argumentacije odločitev. 4. Eksperimentalne spretnosti 5. Sposobnost oblikovanja miselnih vzorcev 6. Sposobnost uporabe IKT Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 15 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem »Sol ali sladkor?« Predlogi ocenjevanja Učitelj lahko preveri in oceni zananje učencev na različne načine. Pri tem lahko učitelj izbere in lahko uporabi različne pristope v različnih učnih urah izvedbe modula v skaldu s tem, kateri pristop se učitelju zdi najbolj primeren (A-C del). Pomembno je, da so to le predlogi za vrednotenje zananja in da učitelj izbere tiste, za katere meni,da so v dani situaciji najbolj smiselni. V delu A se vrednostijo 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. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 16 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem A del Ocena zahtevanih spretnosti učencev Ocena 1-5 / opis / zaznamek Spretnosti 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 Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 17 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem B del Ocena pridobljena med učnimi urami ali na končnem ustnem ali pisnem preizkusu znanja 1. učna ura Dimenzija 1 Tališče in vrelišče 2 Eksperimentalno delo 3 Ionski in molekulski kristali Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Učenci razumejo, da imajo ionske spojine višje tališče in vrelišče kot molekulske spojine. Učenci pri diskusiji uporabljajo ustrezno strokovno terminologijo. Učenec zasnuje ustrezen eksperiment za preverjanje vrelišča in tališča. Ob izvajanju eksperimenta ustrezno uporablja zaščitne pripomočke. Učenec ustrezno rokuje s kemijskimi pripomočki in kemikalijami. Učenci znajo našteti nekatere lastnosti molekulskih in ionskih kristalov. Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1. IONSKI KRISTALI (dopolni) Osnovni gradniki so ioni. Povezani so z ionskimi vezmi. Imajo visoka tališča, ker so ionske vezi močne. Električni tok prevajajo v talini in v raztopini, v trdnem agregatnem stanju pa toka ne prevajajo. Primer ionskega kristala je NaCl. Na+ in Cl- ioni so v kristalu v razmerju 1:1. 2. MOLEKULSKI KRISTALI (dopolni) Osnovni gradniki so molekule. Povezane so z molekulskimi vezmi. Imajo nizka tališča. Ne prevajajo električnega toka. Nekateri lahko pri segrevanju prehajajo iz trdnega direktno v plinasto agregatno stanje (jod). 2. učna ura Dimenzija 1 Topnost Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Učenec razume, kako poteka raztapljanje ionskih in molekulskih spojin v vodi. Učenec zna opisati raztapljanje Ocena 1-5 / opis / zaznamek Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 18 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 2 Eksperimentalno delo ionskih in kovalentnih spojin v vodi in pri tem uporabi ustrezno strokovno literaturo. Učenec ustrezno izvede eksperiment po stopnjah. Ob izvajanju eksperimenta ustrezno uporablja zaščitne pripomočke. Učenec ustrezno rokuje s kemijskimi pripomočki in kemikalijami. Naloga: S pomočjo spleta poiščite ustrezno razlago (posebej za sol in posebej za sladkor), zakaj se snovi raztopita oz. ne raztopita v vodi in jo zapišite. Lahko si pomagate tudi z animacijami, ki jih najdete na spletu. Sol: sol se dobro topi v vodi. Voda je namreč polarno topilo. Podobno se topi v podobnem, zato se kuhinjska so, ki je polarna raztaplja v polarni vodi. Gre za posledico privlaka med molekulami vode in natrijevimi, ter kloridnimi ioni. Molekule vode se namreč približajo natrijevim kationom , s svojim pozitivnim polom pa kloridnim anionnom. Molekule vode torej obdajo nabite ione in jih vlečejo iz kristalne mreže. Molekule vode okrog ločenih nabitih ionov preprečijo, da bi se nabiti ioni lahko ponovno povezali. Sladkor: Molekule sladkorja, ki gradijo kristal so prav tako polarne, saj so zgrajene iz različnih atomov. Ker se podobno topi v podobnem, se tudi sladkor v vodi raztopi. Gre za podoben proces, kot pri raztapljanju kuhinjske soli, le da tukaj molekule vode ne obdajo ionov, ampak molekule sladkorja. 3. učna ura Dimenzija Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: učenci se seznanijo 1 s prevodnostjo ionskih spojin, Učenec zna na konkretnem primeru razložiti, zakaj ionske spojine prevajajo električni tok 2 učenci izvedejo Učenec zasnuje ustrezen Ocena 1-5 / opis / zaznamek Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 19 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem poskus električne prevodnosti v različnih raztopinah, učenci ugotovijo, kako koncentracija 3 raztopine vpliva na prevodnost. eksperiment za preverjanje vrelišča in tališča. Ob izvajanju eksperimenta ustrezno uporablja zaščitne pripomočke. Učenec ustrezno rokuje s kemijskimi pripomočki in kemikalijami. Učenec s pomočjo spleta sam pride do ugotovitev, kako različne koncentracije snovi, vplivajo na prevodnost raztopine. Učenci znajo kritično ovrednostiti 4 pridobljene rezultate eksperimenta Učenci znajo rezultate kritično ovrednotiti. Učenci odgovarjajo 5 na vprašanja Učenec zagotavlja pravilne pisne odgovore na vprašanja, podana v ustni ali pisni obliki. Ponuja dovolj podrobne odgovore, zlasti kadar je pozvan, da naj poda mnenje ali odločitev. 1. S pomočjo spleta raziščite zakaj sol in sladkor v trdnem agregatnem stanju prevajata oz. ne prevajata električnega toka. Pravilen odgovor zapišite! Električni tok je usmerjeno gibanje delcev z nabojem. V trdnem agregatnem stanju ionsko zgrajenih snovi ioni niso prosto gibljivi, prav tako niso prosto gibljive molekule v molekulsko zgrajenih snoveh. Zato tako ionsko, kot tudi molekulsko zgrajene snovi ne prevajajo električnega toka. 2. S pomočjo spleta raziščite zakaj vodna raztopina soli in vodna raztopina sladkorja prevaja oz. ne prevaja električnega toka. Pravilen odgovor napiši posebej za vodno raztopino soli in vodno raztopino sladkorja. Vodna raztopina soli: Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 20 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Vodna raztopina kuhinjske soli dobro prevaja električni tok, ker vsebuje ione, ki so prosto gibljivi in imajo naboj. Vodna raztopina sladkorja: Vodna raztopina sladkorja ne prevaja električnega toka, ker vsebuje molekule, ki soo prosto gibljive, vendar nimajo ločenih nabojev. Molekule sladkorja imajo namreč pozitivni in negativni del molekule, vendar pa naboja nista ločena in zato je molekula sladkorja navzven nevtralna. 3. Kaj se zgodi z lučko na napravi za prevajanje električnega toka, če se koncentracija soli v vodni raztopini soli povečuje. Pri raziskovanju si pomagajte z aplikacijami, ki jih najdete na spletu. V kolikor povečamo koncentracijo soli v vodni raztopini soli lučka zasveti močneje, saj se količina ionov v raztopini povečuje. 4. učna ura Dimenzija 1 Dopolnitev naloge 2 Mini plakat Učenci odgovarjajo 3 na vprašanja Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Učenci s pomočjo spleta ustrezno izpolnijo dano nalogo. Učenci izdelajo mini plakat, ki mora nujno vsebovati tiste točke, ki so zapisane v modulu. Učenec zagotavlja pravilne pisne odgovore na vprašanja, podana v ustni ali pisni obliki. Ponuja dovolj podrobne odgovore, zlasti kadar je pozvan, da naj poda mnenje ali odločitev. Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1. Osnovni gradniki so atomi. Povezani so s kovalentnimi vezmi. Imajo visoka tališča, ker so vezi močne. Primera kovalentnega kristala sta diamant in grafit. Atomi v diamantu so razporejeni tetraedrično. Vsak atom je povezan s štirimi C atomi. Diamant je zelo trda snov. Diamant ne prevaja elektični/ega toka. Za razliko od diamanta je grafit zelo mehka snov. Plasti so med seboj povezane s šibkimi vezmi. Vsak atom pa je povezan s tremi sosednimi C atomi. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 21 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem C del Vrednotenje na osnovi stretegij poučevanja Vrednotenje pisnih izdelkov učencev Dimenzija 1 2 3 4 5 Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Zasnuje načrt raziskave oz. postavi raziskovalna vprašanja in/ali pozna namen raziskave/poskusov Načrt raziskave zadošča minimalnim standardom, ki jih določi učitelj. Napiše načrt oziroma poročilo raziskave Zna ustrezno predvidevati raziskovalne rezultate. Zbira eksperimentalne podatke Razvije ustrezen postopek raziskave in zna določiti katere spremenljivke je potrebno konktrolirati. 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. Interpretira ali izračuna iz zbranih podatkov določene parametre in Ustrezno sklepa glede na posatavljena sklepa na njihovi raziskovalna vprašanja. osnovi Zagotavlja pravilne pisne odgovore na vprašanja, podane v ustni ali pisni obliki. Odgovarja na Ponuja dovolj podrobne odgovore, zlasti vprašanja kadar je pozvan, naj poda mnenje ali odločitev. Lahko zagotovi zahtevane grafične prikaze. Riše diagrame/ tabele/modele Je zmožen grafično predstaviti rezultate v simbolne primerno velikih grafih in s primernimi predstavitve. podrobnostmi. Sposoben zagotoviti popolne in ustrezne Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 22 Ocena 1-5 / opis / zaznamek Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 6 naslove za diagrami, slikam, tabelam. Izkazuje ustvarjalno mišljenje in postopke Naravoslovno ali pri reševanju problemov. družbenoPoda ustrezno družbeno-naravoslovno naravoslovno odločitev na določeno vprašanje ali skrb, s mišljenje pravilno poudarjeno naravoslovno komponento. Vrednotenje z opazovanjem Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Prispeva k delu skupine. Sodeluje z drugimi v skupini in v celoti sodeluje pri delu skupine. Prikazuje vodstvene sposobnosti - vodi Deluje v skupini, skupino z ustvarjalnim razmišljanjem in med dejavnostmi pomagati tistim, ki potrebujejo pomoč in razpravo (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 Izvedbo raziskave skladu s pripravljenimi navodili/načrtom. ali poskusa Uporablja laboratorijski inventar na varen način. Do sebe in drugih deluje varno pri delu. Vzdržuje urejeno in čisto delovno površino. Dimenzija 1 2 Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 23 Ocena 1-5 / opis / zaznamek Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem »Sol ali sladkor?« Zapiski učitelja Prvo je potrebno učencem razložiti, da obstaja več vrst kristalov, ki jih med seboj ločimo po lastnostih. Glede na vrsto osnovnih gradnikov ali prisotnih kemijskih vezi poznamo ionske kristale, kovalentne kristale in kovinske kristale. kristali kovalentni kristali ionski kristali molekulski kristali kovinski kristali mrežne strukture Kristali kuhinjske soli so kristali natrijevega klorida in spadajo med ionsko zgrajene snovi. Osnovni delci so ioni – natrijevi kationi in kloridni anioni. Vez med kationi in anioni imenujemo ionska vez. Nastane med atomi kovinskih in nekovinskih elementov. V danem primeru iz atoma natrija nastane pozitivni natrijev ion, iz atoma klora pa negativni kloridni ion. Vez med atomi v sladkorju je drugačna kot vez med ioni v natrijevem kloridu. Sladkor, njegova molekulska formula je C12H22O11, namreč spada med molekulsko zgrajene snovi, kar pomeni, da osnovne delce predstavljajo molekule in ne ioni. Atomi so v molekulo sladkorja povezani s kovalentno vezjjo. Ta vez nastane med atomi nekovin. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 24 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem NEKATERE LASTNOSTI SOLI IN SLADKORJA AGREGATNO STANJE Vse ionsko zgrajene snovi so pri sobni temperaturi v trdnem agregatnem stanju, medtem ko molekulsko zgrajene snovi najdemo v vseh treh agregatnih stanjih. Sladkor (C12H22O11) je primer molekulsko zgrajene snovi v trdnem agregatnem stanju, voda (H2O)molekulsko zgrajene snovi v tekočem agregatnem stanju, kisik (O2), ki je prav tako predstavnik molekulsko zgrajenih snovi, pa je pri sobni temperaturi v plinastem agregatnem stanju. TALIŠČE IN VRELIŠČE Sol in sladkor imata podoben videz, vendar pa imata različno kemijsko zgradbo. Sladkor spada med molekulsko zgrajene snovi. Atomi v molekuli se povezujejo z močnimi kovalentnimi vezmi. Vezi med molekulami v kristalu pa so šibke in zato ima sladkor nizko temperaturo tališča (180°C). Kristal natrijevega klorida – kuhinjske soli, pa predstavlja ionsko zgrajeno snov, za katero so značilne močne privlačne sile med ioni. Da dosežemo temperaturo tališča (801°C) je zato potrebno dovesti veliko količino energije. TOPNOST SNOVI Ionske spojine, v našem primeru kuhinjska sol se dobro topi v vodi. Voda je namreč polarno topilo. Podobno se topi v podobnem, zato se kuhinjska sol, ki je polarna raztaplja v polarni vodi. Gre za posledico privlaka med molekulami vode in natrijevimi, ter kloridnimi ioni. Molekule vode se namreč približajo natrijevim kationom, s svojim pozitivnim polom pa kloridnim anionnom. Molekule vode torej obdajo nabite ione in jih vlečejo iz kristalne mreže. Molekule vode okrog ločenih nabitih ionov preprečijo, da bi se nabiti ioni lahko ponovno povezali. Slika 5: Raztaplanje soli v vodi (E-kemija, b.d.) Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 25 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Molekule sladkorja, ki gradijo kristal so prav tako polarne, saj so zgrajene iz različnih atomov. Ker se podobno topi v podobnem, se tudi sladkor v vodi raztopi. Gre za podoben proces, kot pri raztapljanju kuhinjske soli, le da tukaj molekule vode ne obdajo ionov, ampak molekule sladkorja. Slika 6: Raztaplanje sladkorja v vodi (E-kemija, b.d.) ELEKTRIČNA PREVODNOST Električni tok je usmerjeno gibanje delcev z nabojem. V trdnem agregatnem stanju ionsko zgrajenih snovi ioni niso prosto gibljivi, prav tako niso prosto gibljive molekule v molekulsko zgrajenih snoveh. Zato tako ionsko, kot tudi molekulsko zgrajene snovi ne prevajajo električnega toka. Vodna raztopina soli: Vodna raztopina kuhinjske soli dobro prevaja električni tok, ker vsebuje ione, ki so prosto gibljivi in imajo naboj, medtem ko vodna raztopina sladkorja ne prevaja električnega toka, ker vsebuje molekule, ki so prosto gibljive, vendar nimajo ločenih nabojev. Molekule sladkorja imajo namreč pozitivni in negativni del molekule, vendar pa naboja nista ločena in zato je molekula sladkorja navzven nevtralna. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 26 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Sliki preverjanja električne prevodnosti sladkorja in soli v trdnem agregatnem stanju, ter vodnih raztopin soli in sladkorja (Svetičič, Peternelj, 2013). KOVALENTNI KRISTALI Kovalentni kristal je kristal, kjer so atomi med seboj povezani s kovalentno vezjo. Lahko bi rekli, da je kovalentni kristal ena sama velemolekula. Le malo snovi tvori kovalentne kristale. Vezi so močne, zato imajo kristali visoke temperature tališč, veliko trdoto in ne prevajajo električnega toka niti v talini niti v raztopini. Diamant je primer kovalentnega kristala. Za ogljik je značilno, da lahko tvori celo vrsto kovalentnih kristalov. Najbolj znana sta diamant in grafit, ki se precej razlikujeta po svojih lasnostih. Različne lasnosti Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 27 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem obeh snovi so posledica različne razporeditve atomov v kovalentnih kristalih diamanta in grafita. (Kovalentni kristali, 2014) Osnovna celica diamanta (Materiali, 2009) Navodila in opozorila pri pripravi materiala za eksperimentiranje Posebna opozorila za pripravo kemikalij niso potrebna. Paziti je potrebno le, da vsi učenci dobijo enake pripomočke in enako količino kemikalij. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 28 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Rešitve nalog z delovnega lista za učence A. TALIŠČE IN VRELIŠČE 1. Preveriti želimo, kakšno tališče in vrelišče imata sladkor in sol. S pomočjo pripomočkov, ki jih imate na voljo, zasnujte eksperiment, s katerim boste preverili, katera od snovi ima nižje tališče in vrelišče. Za eksperiment imate na voljo naslednje pripomočke in kemikalije: spatula, trinožno stojalo, keramična plošča, gorilnik, sol, sladkor Izvedite eksperiment, ki ste ga zasnovali! Zasnova eksperimenta: Na trinožno stojalo postavi keramično ploščo. Pod to keramično ploščo postavi gorilnik. Na keramično ploščo daj na eno stran 2 žlički sladkorja, na drugo stran pa 2 žličke soli, nato pa prižgi gorilnik. Opazuj kaj se bo zgodilo. 2. Narišite aparaturo, s katero boste preverjali, kakšno tališče in vrelišče imata sol in sladkor. sladkor sol Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 29 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 3. Posebaj za sladkor in sol zapišite opažanja in rezultate, do katerih ste prišli tekom eksperimentalnega dela. Svoje ugotovitve tudi utemeljite. Sol: Opazimo, da se s kuhinjsko soljo ne zgodi nič. Tudi pri daljšem segrevanju kuhinjska sol ostane takšna kot je bila na začetku. Sladkor:Opazimo, da se sladkor po nekaj minutnem segrevanju spremeni. Pride namreč do karamelizacije in sladkor se spremeni v karamelo. V kolikor segrevamo naprej pa se karamela zažge in nastanejo saje. Utemeljitev opažanj in rezultatov: Sol in sladkor imata podoben videz, vendar pa imata različno kemijsko zgradbo. Sladkor spada med molekulsko zgrajene snovi. Atomi v molekuli se povezujejo z močnimi kovalentnimi vezmi. Vezi med molekulami v kristalu pa so šibke in zato ima sladkor nizko temperaturo tališča (180°C). Kristal natrijevega klorida – kuhinjske soli, pa predstavlja ionsko zgrajeno snov, za katero so značilne močne privlačne sile med ioni. Da dosežemo temperaturo tališča (801°C) je zato potrebno dovesti veliko količino energije. B. TOPNOST V tej točki modula boste preizkusili topnost sladkorja in soli v vodi. Pripomočki in kemikalije: 2 čaši, mala kuhinjska žlička, 2 stekleni palčki za mešanje, voda, sol, sladkor. Potek dela po stopnjah: 6. Označite dve čaši. Na prvo napišite »SOL« na drugo pa »SLADKOR« 7. V prvo čašo dodajte eno žličko soli. 8. V drugo čašo dodajte eno žličko sladkorja. 9. V obe čaši dolijte 40 mL vode. 10. S steklenima palčkama mešajte 4 minute. 3. Kaj ste opazili? Opazimo, da se tako kuhinjska sol kakor tudi sladkor v vodi popolnoma raztopita. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 30 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 4. S pomočjo spleta poiščite ustrezno razlago (posebej za sol in posebej za sladkor), zakaj se snovi raztopita oz. ne raztopita v vodi in jo zapišite. Lahko si pomagate tudi z animacijami, ki jih najdete na spletu. Sol: Ionske spojine, v našem primeru kuhinjska sol se dobro topi v vodi. Voda je namreč polarno topilo. Podobno se topi v podobnem, zato se kuhinjska sol, ki je polarna raztaplja v polarni vodi. Gre za posledico privlaka med molekulami vode in natrijevimi, ter kloridnimi ioni. Molekule vode se namreč približajo natrijevim kationom, s svojim pozitivnim polom pa kloridnim anionnom. Molekule vode torej obdajo nabite ione in jih vlečejo iz kristalne mreže. Molekule vode okrog ločenih nabitih ionov preprečijo, da bi se nabiti ioni lahko ponovno povezali. Sladkor: Molekule sladkorja, ki gradijo kristal so prav tako polarne, saj so zgrajene iz različnih atomov. Ker se podobno topi v podobnem, se tudi sladkor v vodi raztopi. Gre za podoben proces, kot pri raztapljanju kuhinjske soli, le da tukaj molekule vode ne obdajo ionov, ampak molekule sladkorja. C. ELEKTRIČNA PREVODNOST V tej točki modula je vaša naloga, da preverite ali sol in sladkor v trdnem agregatnem stanju prevajata električni tok. Preveriti morate tudi, ali vodna raztopina soli in vodna raztopina sladkorja prevajata električni tok. Razmislite kako bi to preverili in nato zapišite najmanj eno raziskovalno vprašanje in najmanj eno hipotezo, s katero boste predvideli rezultate poskusa. Vedeti je potrebno, da je električni tok usmerjeno gibanje delcev z nabojem. RAZISKOVALNO VPRAŠANJE: Katera snov bo prevajala električni tok? HIPOTEZE: Vodna raztopina kuhinjske soli bo bolje prevajala električni tok. Nobena od snovi v trdnem agregatnem stanju ne bo prevajala električnega toka. Za eksperiment lahko uporabite naslednje pripomočke in kemikalije: 4x 100mL čaša, naprava za merjenje električne prevodnosti, destilirana voda, Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 31 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem sol, sladkor. 6. Glede na zastavljena raziskovalna vprašanja, hipoteze in pripomočke, ki jih imate na voljo, zasnujte eksperiment, s katerim boste prišli do odgovorov, ki jih iščete. Zasnova eksperimenta: V dve 100mL čašo dajte 4 male žličke soli, v dve čaši pa 4 male žličke sladkorja. V eno čašo s soljo dodajte 50mL destilirane vode. V eno čašo s sladkorjem prav tako dodajte 50mL destilirane vode. Pripravite napravo za preverjanje el.prevodnosti. Najprej preizkusite el. prevodnost snovema v trdnem agregatnem stanju, nato pa še vodnima raztopinama soli in sladkorja. Ne pozabite po vsaki umesni uporabi očistiti naprave! 7. Opazujte in zabeležite rezultate poskusa. V tabeli rezultate označite z X. Prevaja električni tok Ne prevaja električnega toka Sol (trdno agregatno stanje) x Sladkor (trdno agregatno stanje) x Vodna raztopina soli x Vodna raztopina sladkorja x 8. S pomočjo spleta raziščite zakaj sol in sladkor v trdnem agregatnem stanju prevajata oz. ne prevajata električnega toka. Pravilen odgovor zapišite! Električni tok je usmerjeno gibanje delcev z nabojem. V trdnem agregatnem stanju ionsko zgrajenih snovi ioni niso prosto gibljivi, prav tako niso prosto gibljive molekule v molekulsko zgrajenih snoveh. Zato tako ionsko, kot tudi molekulsko zgrajene snovi ne prevajajo električnega toka. 9. S pomočjo spleta raziščite zakaj vodna raztopina soli in vodna raztopina sladkorja prevaja oz. ne prevaja električnega toka. Pravilen odgovor napiši posebej za vodno raztopino soli in vodno raztopino sladkorja. Vodna raztopina soli: Vodna raztopina kuhinjske soli dobro prevaja električni tok, ker vsebuje ione, ki so prosto gibljivi in imajo naboj. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 32 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Vodna raztopina sladkorja: Vodna raztopina sladkorja ne prevaja električnega toka, ker vsebuje molekule, ki so prosto gibljive, vendar nimajo ločenih nabojev. Molekule sladkorja imajo namreč pozitivni in negativni del molekule, vendar pa naboja nista ločena in zato je molekula sladkorja navzven nevtralna. 10. Kaj se zgodi z lučko na napravi za prevajanje električnega toka, če se koncentracija soli v vodni raztopini soli povečuje. Pri raziskovanju si pomagajte z aplikacijami, ki jih najdete na spletu. Lučka na napravi pri večjih koncentracijah sveti močneje, saj se koncentracija ionov v raztopini povečuje. D. KOVALENTNI KRISTALI V tem delu modula se boste seznanili s kovalentnimi kristali. S pomočjo spleta poskusite izpolniti naslednjo nalogo 1. Osnovni gradniki so atomi. Povezani so s kovalentnimi vezmi. Imajo visoka tališča, ker so vezi močne. Primera kovalentnega kristala sta diamant in grafit. Atomi v diamantu so razporejeni tetraedrično. Vsak atom je povezan s štirimi C atomi. Diamant je zelo trda snov. Diamant ne prevaja elektični/ega toka. Za razliko od diamanta je grafit zelo mehka snov. Plasti so med seboj povezane s šibkimi vezmi. Vsak atom pa je povezan s tremi sosednimi C atomi. 2. Izberite si enega izmed kovalentnih kristalov in na A4 list naredite kratek miselni vzorec, ki mora vsebovati naslednje podatke: Čas odkritja in človeka, ki je kristal odkril, Opis kemijske zgradbe kristala, Uporabnost, Kako je kristal nastal?, Dodati morate tudi sliko kristala. Namig: učenci lahko izdelajo plakate o grafitu, diamantu,… Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 33 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Vprašanja za utrjevanje znanja Ključna vprašanja 1. 2. 3. 4. 5. 6. Kakšna je razlika med ionskim in molekulskim kristalom? Ali poleg teh dveh vrst kristalov poznaš še kakšno vrsto? Naštej nekaj kristalov, ki se jih danes prav tako uporablja v vsakdanjem življenju. Kateri je najtrši kristal, ki ga danes poznamo? Katere snovi s odgovorne za prevajanje električnega toka v vodni raztopini soli? Kakšna je razlika v moči ionske in kovalentne vezi? Naloge za vajo 1. IONSKI KRISTALI (dopolni) Osnovni gradniki so ioni. Povezani so z ionskimi vezmi. Imajo visoka tališča, ker so ionske vezi močne. Električni tok prevajajo v talini in v raztopini, v trdnem agregatnem stanju pa toka ne prevajajo. Primer ionskega kristala je NaCl. Na+ in Cl- ioni so v kristalu v razmerju 1:1. 2. MOLEKULSKI KRISTALI (dopolni) Osnovni gradniki so molekule. Povezane so z molekulskimi vezmi. Imajo nizka tališča. Ne prevajajo električnega toka. Nekateri lahko pri segrevanju prehajajo iz trdnega direktno v plinasto agregatno stanje (jod). 3. Kateri delci omogočajo prevajanje električnega toka v vodni raztopini kuhinjske soli? Prevajanje električnega toka v vodni raztopini kuhinjske soli omogočajo ioni (natrijevi kationi in kloridni anioni). 4. Katere od spodaj naštetih snovi v vodni raztopini in talini dobro prevajajo električni tok?(podčrtaj) I2 KBr CH4 MgO C12H22O11 AlF3 5. Katera trdna snov ima najvišje tališče? (obkroži pravilen odgovor) Glukoza Natrijev klorid Jod Živo srebro Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 34 MgCl2 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Ali razumem 1. Kaj meniš, kakšni bi bili rezultati eksperimenta, če bi v vodi raztopil kalijev jodid (KI) namesto sladkorja? Odgovor utemelji. Rezultati bi bili podobni kot pri vodni raztopini kuhinjske soli. Kalijev jodid je namreč ionska spojina in ima podobne lastnosti kot kuhinjska sol. 2. Ali ima kalijev jodid (KI) tališče in vrelišče bolj podobno sladkorju ali soli?Svoj odgovor utemelji? Tališče in vrelišče je bolj podobno soli, saj je kalijev jodid ionska spojina in ima podobne lastnosti kot kuhinjska sol. Zgrajena je namreč iz ionov (kalijevih kationov in jodidnih anionov). 3. Katera vez prevladuje v spojini, ki ima visoko temperaturo vrelišča in tališča, v trdnem agregatnem stanju ne prevaja električnega toka in je v vodi dobro topna? (obkroži pravilen odgovor) Ionska vez Kovinska vez Polarna kovalentna vez Nepolarna kovalentna vez 4. Katera snov tvori molekulske kristale? (obkroži pravilen odgovor) Kalcijev hidrid Silicijev dioksid Svinec žveplo Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 35 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem III. DEL 1. Med izbranimi možnostmi: metanojska kislina, kalcijev klorid in glukoza se odločite katere prevajajo električni tok v raztopini. Preglednico ustrezno dopolnite do konca. Temperatura tališča (°C) Formula snovi 146 782 8 C6H12O6 CaCl2 HCOOH Električna prevodnost v raztopini (DA / NE) NE DA DA 2. V šoli si se znašel pred veliko dilemo. Ločiti moraš cezijev klorid in sladkor. Vendar pa na voljo tokrat nimaš gorilnika, prav tako pa tudi ne naprave za preverjanje električne prevodnosti. Kako bi z drugimi kemijskimi in fizikalnimi pripomočki preveril katera snov je ionski kristal in katera molekulski kristal? Zapiši postopek načrtovanega dela in pričakovane rezultate. Uporabimo lahko ŠMI (šolski malonapetostni izvir, ki ga večinoma vse osnovne šole uporabljajo pri fiziki). Za eksperiment potrebujemo tudi navadno žarnico in žice, s katerimi lahko ustvarimo tokokrog. Tako kot pri poskusi električne prevodnosti naredimo po istem postopku. Spremenimo pa način preverjanja električne prevodnosti. To opravimo tako, da tokokrog v nekem delu prekinemo in v ta del dodamo vodno raztopino cezijevega klorida oz. vodno raztopino sladkorja. Ko žice damo v vodno raztopino cezijevega klorida bo lučka zasvetila, ko pa damo žice v vodno raztopine sladkorja pa lučka ne zasveti. Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 36 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem Reference Glažar, S.A., Godec, A., Vrtačnik, M., Wissiak Grm, K.S., (2004). Moja prva kemija 1. Delovni zvezek za kemijo v 8 razredu osnovnih šol. Založba Modrijan, Ljubljanja. Glažar, S.A., Godec, A., Vrtačnik, M., Wissiak Grm, K.S., (2004). Moja prva kemija 1. Učbenik za kemijo v 8 razredu osnovnih šol. Založba Modrijan, Ljubljanja. E – kemija (b.d.). Lastnosti kovalentnih in ionskih spojin. Pridobljeno 12.1.2015 s: http://www.kii3.ntf.uni-lj.si/e-kemija/mod/resource/view.php?id=286 Kovalentni kristali. (2014). Kovalentni kristal. Pridobljeno 12.1.2015 s: http://sl.wikipedia.org/wiki/Kovalentni_kristal Materiali (b.d.). Kovalentni kristali. Pridobljeno 12.1.2015 s: http://fs-server.unimb.si/si/inst/itm/lm/GRADIVA_UC/RAT1_4/3_8__kovalentni_kristali.html Sutra.ba (2013). Šest činjenica o kuhinjskoj soli. Pridobljeno 12.1.2015 s: http://www.sutra.ba/novost/98497/Sest-cinjenica-o-kuhinjskoj-soli Žlogar, E. (2013). Vpliv sladkorja na našo energijo in počutje. Pridobljeno 12.1.2015 s: http://www.utrinek.si/vpliv-sladkorja-na-naso-energijo-pocutje Modul pripravili: Aleš Peternelj, 2014; konzulent: dr. Iztok Devetak Univerza v Ljubljani, Pedagoška fakulteta, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana http://www2.pef.uni-lj.si/kemija/projekti.php - e-pošta: [email protected] 37
© Copyright 2024