Wiadomości ogólne
- Czas trwania zajęć: 45 minut
- Pojęcia kluczowe:
- odczyn roztworu,
- odczyn obojętny,
- odczyn kwasowy,
- odczyn zasadowy,
- pH,
- wskaźnik pH,
- kwas,
- zasada.
- Hipoteza sformułowana przez uczniów:
- Sprawdzenie odczynu roztworu jest możliwe przy użyciu soku z liści kapusty czerwonej.
- Papierki lakmusowe pozwalają na określenie odczynu roztworu.
Doświadczenie
- Potrzebne materiały, przyrządy:
- Zadanie A
Sok z liści czerwonej kapusty, sok buraczkowy, czarna herbata, papierki lakmusowe, fenoloftaleina, roztwór kwasu octowego, roztwór wodorotlenku sodu, 8 probówek, pipety Pasteura z PS, statywy, marker, rękawice ochronne, okulary, kitle.
- Zadanie B
Biureta i statyw, 3 zlewki, sok z czerwonej kapusty, roztwór wodorotlenku sodu i kwasu solnego o stężeniu 0,1 M.
- Uwagi dotyczące BHP:
Doświadczenia należy wykonywać z zachowaniem odpowiednich środków bezpieczeństwa. Wodorotlenek sodu jest silną zasadą i powoduje poważne obrażenia. Kwas solny i octowy są silnymi kwasami. W czasie eksperymentów należy stosować odpowiednie ubranie ochronne: rękawice ochronne, okulary, kitel.
Wodorotlenek sodu:
R35 Powoduje poważne oparzenia.
S1/2 Przechowywać pod zamknięciem i chronić przed dziećmi.
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.
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.
Kwas chlorowodorowy:
R34 Powoduje oparzenia.
R37 Działa drażniąco na drogi oddechowe.
S1/2 Przechowywać pod zamknięciem i chronić przed dziećmi.
S26 Zanieczyszczone oczy przemyć natychmiast dużą ilością wody i zasięgnąć porady lekarza.
S45 W przypadku awarii lub jeżeli źle się poczujesz, niezwłocznie zasięgnij porady lekarza — jeżeli to możliwe, pokaż etykietę.
- Zmienne występujące w doświadczeniu:
Zadanie A
- zmienna zależna (co badamy?): zmiana zabarwienia,
- zmienna niezależna (co zmieniamy?): rodzaj wskaźnika,
- zmienna kontrolna (czego nie zmieniamy?): rodzaju roztworu kwaśnego oraz zasadowego.
Zadanie B
- zmienna zależna (co badamy?): barwa roztworu NaOH z wywarem z liści kapusty,
- zmienna niezależna (co zmieniamy?): ilość dodanego kwasu,
- zmienna kontrolna (czego nie zmieniamy?): rodzaj wskaźnika.
Instrukcja wykonania doświadczenia:
Zadanie A:
Numerujemy probówki: 1, 2, 3, 4 i do każdej z nich wlewamy przy pomocy pipety roztwór kwasu octowego (ocet kuchenny). Dodajemy kolejno:
1 - sok z liści czerwonej kapusty,
2 - sok buraczkowy,
3 - czarną herbatę,
4 - fenoloftaleinę.
Obserwujemy zmiany kolorów.
W ten sam sposób numerujemy kolejne probówki. Do każdej z nich wlewamy roztwór wodorotlenku sodu. Dodajemy:
1 - sok z liści czerwonej kapusty,
2 - sok buraczkowy,
3 - czarną herbatę,
4 - fenoloftaleinę
i obserwujemy zmiany kolorów.
Przygotowujemy dwa papierki lakmusowe. Na pierwszy z nich nanosimy dwie krople roztworu kwasu octowego, na drugi - 2 krople roztworu wodorotlenku sodu. Obserwujemy zmiany kolorów.
Zadanie B:
Do zlewki wlewamy 30 ml roztworu 0,1 MNaOH, a następnie uzupełniamy do 100 ml wywarem z liści kapusty czerwonej. Powoli dodajemy z biurety 0,1M roztwór HCl po 2 ml. Po każdych 2 ml obserwujemy zmianę barwy roztworu i zapisujemy ją.
- Podsumowania doświadczenia:
- Które z użytych wskaźników zaklasyfikujemy jako naturalne wskaźniki pH, a które jako syntetyczne wskaźniki pH? (Naturalne: sok z liści kapusty czerwonej, sok z czerwonych buraczków, herbata; syntetyczne: fenoloftaleina, papierek lakmusowy).
- Czy w celu zbadania odczynu roztworu konieczne są syntetyczne wskaźniki pH? (Nie, można użyć wskaźników naturalnych).
- Które z użytych wskaźników (naturalne czy syntetyczne) charakteryzują się najwyraźniejszą zmianą barwy przy zmianie pH? (Wskaźniki syntetyczne).
- Którego z użytych wskaźników nie można użyć do sprawdzenia odczynu kwasu siarkowego? (Fenoloftaleiny).
- Dlaczego w trakcie wykonywania zadania B w pewnym momencie kolor roztworu przybrał barwę identyczną, jak kolor soku z czerwonej kapusty bez dodatku roztworu NaOH/HCl? (Nastąpiła neutralizacja wodorotlenku sodu przez kwas solny).
- Podaj przykłady praktycznego zastosowania wskaźników pH. (Rolnictwo, produkcja nawozów sztucznych, przemysł kosmetyczny).
Podstawa programowa
- Cele, które zostaną osiągnięte w wyniku przeprowadzenia doświadczenia przez nauczyciela i uczniów pod kierunkiem nauczyciela:
a) wymagania ogólne – cele
- uczeń wyjaśnia pojęcie odczynu substancji oraz wskaźnika pH.
b) wymagania szczegółowe - treści nauczania
- uczeń wymienia przykłady naturalnych i syntetycznych wskaźników pH;
- używa wskaźników pH i przy ich pomocy określa odczyn roztworu.
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 ogólna i nieorganiczna, Nowa Era, M. Litwin, Sz. Styka-Wlazło, J. Szymońska, Warszawa 2004
- Chemia w gimnazjum, WSiP, Z. Kluz, K. Łopata, Warszawa 1999.
