Chemie v souvislostech

Lektor: Mgr. Jakub Velecký, Svitavy
www.jakubvelecky.cz
učitel Ch, Inf, Př
e-mail: [email protected]
www.zsmiru.svitavy.cz
Účastníci semináře obdrží datové CD s mnoha materiály, které lze úspěšně využít
v pedagogické praxi zejména při výuce chemie.
OBSAH CD:
ANIMACE POKUSŮ – tři atraktivní pokusy ve fotografiích Karla Brože zpracované do
počítačové animace pro Adobe Flash Player, (*.exe soubor lze použít kdekoliv, *.swf pouze
na PC s Adobe Flash Player)
ANIMOVANÁ CHEMIE – starší freeware, animace které se občas hodí pro opakování
učiva, či zpestření hodiny
CAPTIVATE – úžasný nástroj pro tvorbu moderních mediálních souborů (animací,
prezentací, interaktivních testů), adresář obsahuje 30 denní trialovou verzi zdarma a popis
produktu
FOTOGRAFIE – různé fotografie různých autorů
HRY – freeware hry s chemickým obsahem, nebo s možností zadávání vlastních otázek
CHEMICKOBILOGICKÉ – návrhy chemickobiologických praktik, vyzkoušená zadání od
různých autorů
CHEMSKETCH – fantastický freeware editor 3D modelů molekul chemických sloučenin,
adresář obsahuje instalační program a obsáhlou uživatelskou příručku
CHEMSKETCH_ANIMACE – několik ukázek, jak lze ChemSketch využít pro animaci
molekul
CHEMSKETCH_V_PP – zdařilá prezentace v Powerpointu, která využívá modelů
ChemSketch spojených do filmu, je možno prohlížet si samotné filmy, nebo lépe spustit
modelo2.ppt
MODEL HASICÍHO PŘÍSTROJE – freeware, názorný prográmek vytvořený studenty VŠ,
spouští se souborem hašení.exe
MODELOVÁNÍ – zde jsou freewareové animace a simulátory různých chemických reakcí a
dějů, bohužel autory jsou většinou američtí studenti, takže vše je v angličtině, za zhlédnutí
jistě stojí
NÁVODY – návody na práci ve WMM a Adobe Captivate
NÁVRH PRAC. LISTU – návrh pracovního listu pro demonstrační pokus jednoduché
chromatografie, hodí se jako komentovaný pokus, kdy žáci během pokusu tento list vyplňují
NÁVRH SKUPIN. PRÁCE – netradiční pojetí jednohodinové skupinové práce, více na
stránkách http://reichmann.wz.cz/www/page5.html
NÁVRHY TESTŮ – pel mel nejrůznějších testů a prověrek pro inspiraci, testy mohou sloužit
jako studnice otázek, jsou zde testy s volbou odpovědi, testy s otevřenými i uzavřenými
odpověďmi
OSTATNÍ – tři zajímavé texty, slovník pojmů pro chemikáře, kteří se zajímají o využití ICT
ve výuce, několik chemických odkazů na chemické webové stránky (stačí podržet Ctrl a
kliknout na odkaz), typologie učitelů je text vhodný pro autoevaluaci každého učitele
POKUSY – velké množství pokusů, které jsou svou finanční i odbornou náročností vhodné
pro výuku chemie
PP-PREZENTACE – několik prezentací v Powerpointu na různá chemická témata
TABLE – starší freeware, periodická tabulka se vším všudy
UŽITEČNÉ PROGRAMY – tento adresář obsahuje zajímavé a užitečné programy, které
využijete v praxi, jedná o freeware, shareware či demo verze, zajímavé jsou zejména:
-Zocek01 – povedený editor testů
-nbiViewer – prohlížeč souborů vytvořených ve Smart Notebook (program pro editaci
materiálů pro interaktivní tabuli)
-winzip, winrar – účinné archivační programy
-winamp – výborný přehrávač, přehrává hudbu v jakémkoliv formátu, videa téměř všech
formátů (avi, wmv, mpg, mpeg; bohužel nezvládá formát MOV - nutno přehrávat v Quick
Time Playeru)
-XnView – výborná fotoeditor pro úpravu digitálních fotografií
VIDEA – obsahuje nejrůznější videa v různých formátech, poslouží pro inspiraci či doplnění
výuky, ukázka jak zpracovávat fotografie, 3D modely atp.
2
Proč si vybrat učebnici CHEMIE z nakladatelství Fraus?
- je výstižná, stručná, atraktivní, moderní, kompaktní a motivující k zájmu o chemii
- učivo je řazeno logicky podle obtížnosti – od nejlehčího k obtížnějšímu
- neodděluje od sebe uměle anoragnickou a organickou chemii
- má vynikající příslušenství pro práci žáků i učitele
- pracovní sešit
- metodická příručka
- obsahuje bonusy: - kompletně připravené laboratorní práce
- kompletně připravené projekty (voda, ropa)
- obsažný rejstřík
- podklady pro ŠVP
- pracovní sešit může sloužit buď pro práci každého žáka, nebo jako zdroj pracovních listů
- metodická příručka je zdrojem mnoha informací, popisů pokusů a výsledků z učebnice
- je psána s výrazným akcentem na motivaci, žáci v ní nacházejí někdy jen náznaky nebo
otázky, které by měl v hodinách zodpovědět učitel.
Více na www.ucebnice.fraus.cz
ZAJÍMAVÉ POKUSY S ROZBOREM
Chemické jo-jo (trampolína)
Pomůcky: odměrný válec, chemická špachtlička, podložka
Chemikálie: voda, benzín, fenolftalein, sodík
Pracovní postup: Do odměrného válce nalijeme do ½ vodu, přidáme několik kapek
fenolftaleinu. Na vodu nalijeme asi 5 cm vrstvu benzínu. Na podložce oddělíme asi 0,5 cm3
sodíku a vhodíme do odměrného válce.
Pozorování: sodík klesá benzínovou vrstvou a na hladině vody prudce reaguje a „nadskočí“,
uvolňují se bublinky. Sodík poskakuje až do úplného zreagování na hladině vody, která se
pomalu barví do fialova.
Chemická rovnice: 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2
Vysvětlení: Sodík s benzínem nereaguje, reaguje s vodou za vzniku hydroxidu sodného, což
se projeví změnou barvy indikátoru. Unikající bublinky jsou tvořeny vznikajícím vodíkem.
Tipy a doporučení: obdobný pokus lze provést i s draslíkem, ale je potřeba zvýšit hladinu
benzínu, reakce je mnohem bouřlivější, stěny válce je dobré chránit plastovou mřížkou.
Tématické okruhy: kyseliny a zásady, reaktivita, kovy
Příprava sulfidu železnatého
Pomůcky: třecí miska s tloučkem, silnostěnná zkumavka (nebo odpařovací miska), držák na
zkumavky (nebo stojan s trianglem), kahan, zápalky, magnet
Chemikálie: práškové železo, prášková síra
Pracovní postup: V třecí misce rozetřeme asi 3,5g železa a 2g síry (poměr 6:4), magnetem
ověříme magnetické vlastnosti železa, směs zahříváme buď v silnostěnné zkumavce nebo
v odpařovací misce nad kahanem až do vzniku taveniny, po vychladnutí prokážeme
magnetem, že vzniklá látka magnetické vlastnosti nemá.
Pozorování: železo je magnetem přitahováno, vzniklá látka nikoliv
Chemická rovnice: Fe + S → FeS
3
Vysvětlení: magnetickou složkou reakční směsi je železo, reakcí vzniká nemagnetický
produkt sulfid železnatý.
Tipy a doporučení: magnetické vlastnosti železa ověřujte přes skleněnou stěnu, nebo přes
papír, jinak je těžké magnet od práškového železa očistit
Na tento pokus lze navázat výrobou sirovodíku (sulfanu), kousek vyrobeného sulfidu
železnatého vložte na hodinové sklo a přilijte koncentrovanou kyselinu chlorovodíkovou –
uniká sulfan, který lze identifikovat podle typického zápachu zkažených vajec (provádějte
raději v digestoři).
Tématické okruhy: sulfidy, vlastnosti látek, slučovací reakce
Zápalná směs
Pomůcky: hodinové sklo, chemické kleště, chemická lžička, buničitá vata (filtrační papír)
Chemikálie: manganistan draselný, konc. kyselina sírová, ethanol
Pracovní postup: na hodinové sklo nasypeme malou lžičku manganistanu draselného, a
přilijeme koncentrovanou kyselinu sírovou, namočíme buničitou vatu v ethanolu a držíce ji
v chemických kleštích, vložíme ke směsi na hodinovém skle
Pozorování: buničitá vata se prudce vznítí
Chemické rovnice: 2KMnO4 + H2SO4 → K2SO4 + Mn2O7 + H2O
2Mn2O7 → 4 MnO2 + 3O2 (po zahřátí)
Vysvětlení: při reakci kyseliny s manganistanem vzniká oxid manganistý, který je velmi
silným oxidačním činidlem, s organickými látkami reaguje velmi bouřlivě – vznícení, hoření
je podporováno ještě vznikajícím kyslíkem.
Tipy a doporučení: se sklíčkem, na kterém už je zápalná směs nemanipulujte (zejména
neklepat), jedná se o nestabilní až výbušnou směs.
Pokus lze udělat atraktivnějším, když buničitou vatu vložíme do konce nějaké „magické
hůlky“ (např. z tvrdého papíru) a pojmeme pokus jako kouzlo.
Otrlejší povahy mohou do zápalné směsi vložit prst omotaný důkladně leukoplastí a zapalovat
tímto prstem ethanol v misce před žáky.
Tématické okruhy: redoxní reakce, reaktivita
Hořící plyn
Pomůcky: zkumavka, teploměr, velká kádinka, žlábek, svíčka, zápalky, stojan, držáky
Chemikálie: plyn do zapalovačů (butan)
Pracovní postup: do zkumavky vstříkneme asi 2ml plynu do zapalovačů, teploměrem zjistíme
jeho teplotu, vylijeme jej do velké kádiny a pomalu plyn vyléváme na předem připravený
žlábek, pod kterým hoří svíčka
Pozorování: kapalina ve zkumavce vře asi při -7°C, po vylití do kádiny se prudce vypaří, po
nalévání plynu na svíčku se vznítí obrovský oblak plynu nad svíčkou, žlábkem i v kádině
Vysvětlení: plyn je těžší než vzduch, po vypaření zůstává v kádině a lze jej přelévat, je to tedy
tekutina, když žlábkem doteče k plameni svíčky, velmi efektně se vznítí.
Tipy a doporučení: pozor na omrzliny při manipulaci se zkumavkou s kapalným plynem,
nedívejte se na pokus shora, hrozí ožehnutí, nedávejte plynu příliš, mohl by přetéct z kádiny,
což je nebezpečné, máme-li potom pracovat s ohněm, žákům předem nic nevysvětlujte a na
plamen je nepřipravujte, efekt je překvapivý a silný.
Tématické okruhy: vlastnosti látek, organické sloučeniny, hoření
4
Kapalina tekoucí vzhůru
Pomůcky: odměrný válec, odměrná baňka
Chemikálie: voda, saponát, olej(nejlépe vyjetý)
Pracovní postup: do odměrného válce nalijeme vodu, do odměrné baňky nalijeme vyjetý olej,
vložíme baňku do válce s vodou a pozorujeme, přidáme několik kapek saponátu a pozorujeme
Pozorování: po vložení baňky do válce se nic neděje, olej zůstává v baňce, po přidání
saponátu olej z baňky začne vytékat vzhůru ke hladině vody
Vysvětlení: po vložení baňky do vody je olej zadržován v baňce povrchovým napětím vody,
saponáty povrchové napětí snižují, takže se olej z baňky uvolní a začne stoupat díky nižší
hustotě ke hladině vody
Tipy a doporučení: pokus můžete začít tím, že se vsadíte se žáky, že dokážete přinutit
kapalinu téct vzhůru proti zemské gravitaci, olej použijte motorový, vyjetý – je tmavý a dobře
viditelný, není ho škoda, pokus si předem vyzkoušejte – baňka musí mít dostatečně úzké
hrdlo aby olej nepřekonal povrchové napětí vody samovolně, olej můžete žákům přirovnat
k nečistotě „uvězněné“ ve tkanině – saponát nečistotu uvolní
Tématické okruhy: vlastnosti látek, voda, chemie v praktickém životě
Žárovka rozsvícená ohněm
Pomůcky: soustava pro sestavování elektrických obvodů, žárovka, baterie, elektrody, kahan,
skleněná trubička, stojan, držáky
Pracovní postup: sestavíme elektrický obvod obsahující žárovku, zdroj el. napětí, jedna větev
mezi zdrojem a žárovkou je rozpojena – oba konce jsou zakončeny elektrodami, tyto
elektrody vsuneme do skleněné tyčinky, vzdálenost mezi elektrodami nesmí být větší než 3
mm, zapojíme obvod a pod skleněnou trubičkou zažehneme kahan
Pozorování: po zapojení elektrického obvodu se nic neděje – žárovka nesvítí, po zažehnutí
kahanu pod trubičkou s elektrodami se žárovka rozsvítí
Vysvětlení: po zapojení obvodu žárovka nesvítí, protože obvod je rozpojen (3mm mezi
elektrodami), po zažehnutí kahanu se sklo nataví, soli kyseliny křemičité obsažené ve skle
jsou částečně ionizovány a ionty při zahřátí zvyšují svou pohyblivost, sklo se stává při zahřátí
vodičem el. proudu
Tipy a doporučení: elektrody v trubičce se musí dotýkat skla aby se mohly projevit vodivé
vlastnosti nataveného skla.
Pokus lze obměnit tak, že elektrody zasuneme do zkumavky s krystalickým dusičnanem
draselným který je nevodivý, po zahřátí se tavenina stává vodičem.
Tématické okruhy: vlastnosti látek, ionty, fyzikální jevy
Kraťoučké, nenáročné a velmi levné pokusy
Často je potřeba mít v zásobě krátký pokus, kterým je možno hodinu „rozbít“ a znovu tak
upoutat pozornost žáků, nebo vyplnit zbývající čas či krátce navodit atmosféru v hodině, zde
přináším několik jednoduchých návodů, na pokusy tohoto typu:
Hořící kapesník: navlhčíme kapesník vodou, potom jej polijeme max. 10ml ethanolu (nebo
benzínu). Kapesník zapálíme a točíme s ním a vyhazujeme jej abychom se nepopálili. Když
líh dohoří, je kapesník netknutý – v ideálním případě i suchý.
Doutnající písmo: nasyceným roztokem dusičnanu draselného nakreslíme na filtrační papír
jednoduché tvary, označíme si tužkou začátek obrazce, po vyschnutí přiložíme na značku
nažhavený kov. Papír začne doutnat a nakreslený obrazec se do papíru vypálí.
5
Zóny plamene: přikládáme do plamene kahanu na krátký okamžik filtrační papír. Při kolmém
vložení se na něm objeví tmavý kruh, při šikmém se objeví špice. Oba obrazce dokazují, že
nejvýhřevnější je plamen po svém obvodu.
Adsorpce barviv: lžíce aktivního (živočišného) uhlí do libovolné barevné limonády (cola,
fanta apod.) a protřepat. Limonáda se odbarví – adsorpce na povrchu aktivního uhlí.
Jednoduchá chromatografie: udělat černým (hnědým) fixem tlustou čáru na křídu a tu
postavit do kádinky s vodou, aby hladina byla pod čárou fixem, vzlínající voda rozdělí
barviva ve fixu obsažená. Lze použít i lihové fixy (místo vody dáme líh), lze použít i filtrační
papír, ale ten je nutno zavěsit – po nasáknutí se ohýbá.
Prskavka: rozetřený KMnO4 smícháme s pilinami kovů (různé kovy – různé barvy) a
zahříváme v misce nebo na keramické síťce.
Sopka: dichroman amonný (nebo draselný) smíchaný s hořčíkem – zahříváme hromádku této
směsi na keramické síťce.
Bengálské ohně: škrob (pudink) + KClO3 smícháme s dusičnany kovů – každý dusičnan jiná
barva, zahříváme na misce, nebo zapalujeme v papírových tubách.
Nejjednodušší vyvíjení významných plynů:
- pevnou složku vkládáme do frakční baňky, skrz její zátku přikapáváme z dělící nálevky
kapalnou složku, vyvíjený plyn uniká bočním vývodem frakční baňky
H2:
HCl + Zn
(nejlépe Kippův přístroj)
O2:
KMnO4 + H2O2
HCl: H2SO4 + NaCl
CO2: CaCO3 + HCl
Cl2: HCl + KMnO4 (bezpečně – ve zkumavce zátka s dvěma injekčními stříkačkami –
jednou přikapáváme HCl, do druhé natahujeme vyvíjený chlor)
NH3: čpavková voda + pevný NaOH (nebo rozklad čpavkové vody teplem)
NH4Cl: NH3(g) + HCl(g)
(namočené vatičky v baňce – po smíšení výparů se vytváří hustý
a efektní dým – základ jednoduché dýmovnice)
Zajímavé odkazy využitelné ve výuce chemie, nebo přípravu na ni:
Chemický časopis:
Chemické listy:
Chemické freewareové programy:
Výukový web Michaela Canova:
Skupinové práce z chemie:
Zajímavosti o periodické tabulce:
ChemSketch zdarma:
Výborný chemický portál:
Česká společnost chemická:
Vědecký rozcestník:
Nobelovy ceny za chemii:
Laboratorní průvodce:
Chemická olympiáda:
Databáze chemických odkazů:
Zajímavé chemické pokusy:
Chemický vzdělávací portál:
Chemické programy ke stažení:
3D modely molekul:
Program pro modelování molekul:
Chemie pro začátečníky:
Programy pro výuku chemie:
Stránky autora učebnice Fraus:
http://www.chemagazin.cz/
http://chemicke-listy.vscht.cz/cz/index.html
http://chemware.co.nz/
http://www.jergym.hiedu.cz/~canovm/
http://reichmann.wz.cz/www/page5.html
http://www.tabulka.cz/
http://www.acdlabs.com/download/chemsk.html
http://www.chemweb.com/
http://www.csch.cz/
http://www.veda.cz/
http://nobelprizes.com/nobel/chemistry/chemistry.html
http://www.labo.cz/
http://www.natur.cuni.cz/cho/
http://www.cheminfo.cz/
http://www.chempok.wz.cz/
http://chemie.gfxs.cz/index.php?pg=main
http://www.chempute.com/ftp.htm
http://www.umass.edu/microbio/chime/index.html
http://pdf.uhk.cz/kch/modely/
http://xantina.hyperlink.cz/
http://www.slunecnice.cz/vzdelani/chemie/
http://www.jiriskoda.eu/
6
Najdete ukrytý prvek?
Příklad: Naše pivo, díky českému chmelu, chutná všem.
(vodík)
Slečna Sára prosí rabína o radu.
(síra)
Přivezte uhlí k našemu domu.
(uhlík)
Štěpánská husička byla vypečená do zlatova.
(zlato)
Kára dona Quijota, byla chatrná.
(radon)
Keltský kovář ostří bronzový meč.
(stříbro)
Narozeninoví hosté křičeli: „Živijó Davide!“
(jód)
Sláva, nadešel čas hodokvasu!
(vanad)
Babička hubovala vnuky, že lezou na jabloň.
(železo)
Rozčílil jsem se, že mě ďas málem vzal.
(měď)
Jak plácne ondatra do vody?
(neon)
Děda vápní kolem domu trávník.
(vápník)
Osol ovoce – zkazíš pokrm!
(olovo)
Pepa dusí Káju polštářem.
(dusík)
Chemie a čeština
Český překlad slova chemie zní: LUČBA (od slova slučovat, sloučení). Taktéž chemik se dá
přeložit do staročeštiny jako lučebník.
Znáte staročeské názvy prvků?
barvík
chrom
pochvistík
nikl
chaluzík
jód
sýra
síra
chasoník
titan
solík
chlór
cirkoník
zirkon
surmík
antimon
ďasík
kobalt
tantalík
tantal
kostík
fosfor
woník
osmium
luník
selen
wratík
litium
merotík
baryum
žestík
molybden
nebesník
uran
platík
platina
Názvy se nezměnily například u zlata, stříbra, kyslíku, uhlíku, mědi, zinku, sodíku,
draslíku, vápníku a vodíku.
7
Úloha posilující čtení s porozuměním
LEŠTĚNEC, KYZ A BLEJNO
Zdají se vám slova v nadpisu podivná? Není divu, jedná se totiž o starší české názvy
minerálů neboli nerostů, které patří mezi významné rudy některých průmyslově využívaných
kovů. Leštěnec olovnatý nazýváme v současnosti galenitem a z chemického hlediska je to
sulfid olovnatý; nerost pyrit se dříve nazýval kyz železný a je to sulfid železnatý a je to vůbec
nejrozšířenější sulfid v přírodě; sulfid zinečnatý nazývají mineralogové sfalerit, ve staré
češtině zněl jeho název blejno zinkové. Všechny tři minerály patří mezi významné rudy těch
kovů, které se jsou v nich obsaženy. V České republice se nachází několik významných
nalezišť těchto nerostů.
Otázky k textu: Jaký je chemický vzorec sfaleritu? Který kov se vyrábí z leštěnce? Jaký je
chemický vzorec galenitu? Který kov je obsažen v pyritu? Který sulfid je v přírodě
nejrozšířenější? Jak zní staročeský název sulfidické rudy železa? Který kov je obsažen
v blejnu?
Rozšiřující otázky: Co je to ruda? Co jsou to sulfidy? Ve kterých slitinách se používají
zmíněné kovy? Kterou chemickou reakcí lze získat kov z jeho rudy? Jaké oxidační číslo má
síra v sulfidech?
Tip ke kladení otázek – neptejme se pouze na to, co lze z textu vyčíst. Ptejme se zejména na
to, co lze z textu odvodit či vydedukovat. Například odpověď na první otázku se v textu
nikde neobjevuje, přesto by žáci měli díky dedukci a svým znalostem napsat chemický vzorec
sfaleritu.
Literatura
Škoda J., Doulík P. Chemie 8, učebnice pro ZŠ a VG, Fraus 2006
Pánek J., Škoda J., Doulík P. Chemie 8, učebnice pro ZŠ a VG – pracovní sešit, Fraus 2006
Škoda J., Doulík P. a kol. Chemie 8, učebnice pro ZŠ a VG – příručka pro učitele, Fraus 2006
Libkin O. M. Pokusy bez výbuchů, SNTL, Praha 1983
Bílek M. ICT ve výuce Chemie, Gaudeamus, Hradec Králové, 2005
Bárta M. Jak (ne)vyhodit školu do povětří, Didaktis, Brno, 2004
Bárta M. Jak (ne)vyhodit školu do povětří 2, Didaktis, Brno, 2005
Beneš, Pumpr, Banýr Základy chemie, Fortuna, Praha 1998
Zýka J., Karpenko V. Prvky očima minulosti, Práce, Praha 1984
2x Vladimír Renčín:
8