Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut
- Pojęcia kluczowe:
- ekstrakcja,
- chromatografia,
- adsorpcja,
- sedymentacja,
- dekantacja,
- odparowywanie oraz z metody mechaniczne,
- mieszanina jednorodna i niejednorodna.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Istnieją metody, które pozwalają na rozdział mieszanin jednorodnych i niejednorodnych.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- Zadanie A
Wysoka zlewka, bibuła, ołówek, nożyczki, pisak, ocet.
- Zadanie B
Lejek, sączek, zlewki, statyw, łapa, bagietka, napój typu Coca-Cola, tabletki węgla aktywnego.
- Zadanie C
Rozdzielacz, statyw, łapa, korek, zlewka, olej, woda destylowana, barwnikbarwnik spożywczy lub atrament.
- Zadanie D
Szalka Petriego, bagietka, magnes, zlewka, cylinder miarowy, parownica, szczypce, trójnóg, siatka ze spiekiem ceramicznym, palnik, cukier, piasek, opiłki żelaza, woda destylowana
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenia należy wykonywać z zachowaniem odpowiednich środków bezpieczeństwa. Należy stosować kitel, okulary ochronne i rękawice.
Kwas octowy:
R10 Produkt łatwopalny.
R35 Powoduje poważne oparzenia.
S1/2 Przechowywać pod zamknięciem i chronić przed dziećmi.
S23 Nie wdychać oparów.
S26 Zanieczyszczone oczy przemyć natychmiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza.
S37/39 Nosić odpowiednie rękawice ochronne i okulary lub ochronę twarzy.
S45 W przypadku awarii lub jeżeli źle się poczujesz, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza — jeżeli to możliwe, pokaż etykietę.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
- zmienna zależna (co badamy?): skład mieszaniny,
- zmienna niezależna (co zmieniamy?): metody rozdziału.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Do zlewki wlewamy ocet z wodą w stosunku 1:1 na wysokość 1,5 cm. Z bibuły wycinamy niewielki prostokątny fragment, na którym rysujemy ciemnym pisakiem poziomą kreskę w odległości 2 cm od końca paska. Jeden koniec bibuły mocujemy na ołówku, a drugi zamaczamy w roztworze. Obserwujemy zachodzące zmiany.
Obserwacje: Na bibule można zauważyć kolorowe smugi.
Wnioski: Ciecz wędrująca do góry rozdziela składniki czarnego tuszu. Tusz składa się z kilku barwnych składników (stanowiąc mieszaninę jednorodną), które wędrują ku górze z różną szybkością. Dzięki temu możliwe jest obserwowanie barwnych smug.
Zadanie B:
Do zlewki wlewamy napój typu Coca-Cola i dodajemy 5 rozgniecionych tabletek węgla aktywnego. Dokładnie mieszamy. Drugą zlewkę montujemy z zestawem do sączenia. Korzystając z bagietki, przelewamy roztwór z pierwszej zlewki na lejek. Obserwujemy.
Obserwacje: W przesączu znajduje się przezroczysty roztwór.
Wnioski: Coca-Cola jest mieszaniną jednorodną, w której skład wchodzi ciemny barwnik – karmel. Stosowana metoda rozdziału mieszaniny jednorodnej nazywa się adsorpcją i polega na pochłanianiu (wiązaniu) cząsteczek stałych przez adsorbenty (np. węgiel aktywny).
Zadanie C:
Mieszamy barwnik z wodą i olejem, następnie przelewamy mieszaninę do rozdzielacza. Odczekujemy chwilę do wypłynięcia oleju na powierzchnię i odkręcamy kranik, kontrolując przepływ cieczy.
Obserwacje: W zlewce znajduje się zabarwiona woda, w rozdzielaczu pozostał olej.
Wnioski: Podczas ekstrakcji stosowano metodę fizyczną, w której wykorzystywano różnicę w gęstości oleju i wody. Olej ma mniejszą gęstość dlatego unosił się na powierzchni wody.
Zadanie D:
Na szalce umieszczamy cukier, piasek, opiłki żelaza, całość mieszamy. Korzystając z magnesu pozbywamy się opiłków żelaza. Pozostałe składniki umieszczamy w zlewce, dolewamy 20 ml wody i intensywnie mieszamy. Czekamy aż piasek opadnie na dół i zlewamy ciecz znad osadu. Roztwór przelewamy do parownicy i podgrzewamy do uzyskania osadu.
Obserwacje: W parownicy pozostał biały osad.
Wnioski: Wykorzystano metodę mechaniczną przy wyciąganiu opiłków, następnie korzystając z własności piasku (duże cząsteczki) przeprowadzono dekantację. Podczas odparowania rozpuszczalnika w parownicy pozostał osad cukru.
- Podsumowania doświadczenia:
- Co to jest mieszanina jednorodna? (Mieszanina przynajmniej dwóch w substancji, w której składniki są niewidoczne „gołym okiem”).
- Co to jest mieszanina niejednorodna? (Mieszanina przynajmniej dwóch substancji, w której składniki widoczne są „gołym okiem”).
- Jakie metody rozdziału substancji stosowane są przy rozdziale mieszanin jednorodnych? (Np. chromatografia, adsorpcja).
- Jakie metody rozdziału substancji stosowane są przy rozdziale mieszanin niejednorodnych? (Np. ekstrakcja, dekantacja, sedymentacja).
- W jaki sposób rozdzielisz mieszaninę kredy i soli? (Po dolaniu wody - sączenie i krystalizacja).
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- uczeń opisuje i korzysta z metod rozdziału substancji;
- definiuje pojęcie mieszaniny jednorodnej i niejednorodnej.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- przy rozdziale substancji korzysta z wielu metod;
- samodzielnie dopasowuje odpowiednią metodę do rodzaju mieszaniny.
Materiały do pobrania
Słowniczek
EKSPERYMENT, prowadzony zgodnie z metodą naukową, rozumiany jest jako proces, w trakcie którego badacz, uczeń, wprowadza zaplanowaną zmianę jednego czynnika i bada, jakie ta zmiana przynosi rezultaty, uważając przy tym, by pozostałe czynniki pozostały niezmienne.
OBSERWACJA rozumiana jako zaplanowane gromadzenie faktów, bez wprowadzania jakichkolwiek ingerencji w badane zjawisko. W trakcie obserwacji nie występuje zmienna niezależna, ponieważ nie ingerujemy w badany proces.
Eksperyment i obserwacja są realizowane zgodnie z metodą naukową, a to oznacza:
Postawienie PYTANIA BADAWCZEGO - Pytanie może być zadane przez uczniów lub zaproponowane przez nauczyciela. Pozwala to ukierunkować myśli i skoncentrować się na badanym problemie, uświadamia, że badania naukowe są wynikiem zaplanowanego działania.Dobrze skonstruowane pytanie badawcze jest pytaniem otwartym - uczeń sam chce znaleźć na nie odpowiedź.
Kolejnym krokiem jest postawienie HIPOTEZY, czyli prawdopodobnej, przewidywanej i wymyślonej przez uczniów odpowiedź na pytanie badawcze. Pamiętajmy, że przed wykonaniem eksperymentu nie ma złych lub dobrych hipotez, każda, nawet najbardziej śmiała jest dopuszczalna.
Kolejny etap to określenie ZMIENNYCH:
- ZMIENNA NIEZALEŻNA czyli to, co zmieniamy.
- ZMIENNA ZALEŻNA czyli wielkość, którą będziemy mierzyć, obserwować.
- ZMIENNE KONTROLNE czyli wszystko to, co musi zostać niezmienne.
ZMIENNA ZALEŻNA to parametr mierzony podczas doświadczenia, zmieniający się w zależności od zmian ZMIENNEJ NIEZALEŻNEJ.
W doświadczeniu naukowym pojawiają się również PRÓBY KONTROLNE. Bez kontroli nie można jednoznacznie stwierdzić, czy wyniki doświadczenia są wiarygodne. Kontrola pozytywna to dodatkowa próba, którą przeprowadzamy identycznie, jak próbę badawczą, ale z użyciem takiego czynnika (jeśli jest znany), który na pewno wywołuje pożądany efekt. Z kolei kontrola negatywna to dodatkowa próba, ale bez użycia czynnika, o którym wiemy, że wywołuje badane zjawisko. Z założenia, wynikiem tej próby będzie brak zmiany mierzonego parametru. Nie w każdym układzie doświadczalnym da się zaplanować obie próby kontrolne.
Zajęcia z pytaniem problemowym zakładają dyskusję między uczniami na podstawie dodatkowych pytań lub przykładów dostarczonych przez nauczyciela. Zajęcia te kształcą umiejętność doboru i formułowania argumentów, słuchania osób o innym stanowisku oraz wyciągania wniosków. W wyniku dyskusji cenne byłoby wypracowanie stanowiska, by uczniowie przekonali się, że każda konstruktywna rozmowa powinna zakończyć się rzetelnym podsumowaniem.
Gry dydaktyczne wykorzystują czynnik zabawy, co wspomaga przyswajanie wiedzy przez uczniów. Gry rozwijają pomysłowość, aktywność, samodzielność, umiejętność pracy w grupie oraz uczą radzenia sobie z emocjami. Grając uczymy się przez działanie i przeżywanie. Sukcesem jest osiągnięcie celu, a nie wygrana z innymi, czy zajęcie pierwszego miejsca. Najważniejsza w grze jest dydaktyka. Wygrywać mają wszyscy.
Bibliografia
- Chemia, WSiP, M. Późniczek, Z. Kluz, Warszawa 2002.
- Chemia ogólna i nieorganiczna, Nowa Era, M. Litwin, Sz. Styka-Wlazło, Warszawa 2002.
