Strona główna

Chemia, IV etap edukacyjny Temat


Pobieranie 23.9 Kb.
Data19.06.2016
Rozmiar23.9 Kb.


SCENARIUSZ zajęć „odmiany alotropowe”

Chemia, IV etap edukacyjny

Temat: Odmiany alotropowe.

Treści kształcenia:

Podstawa programowa: Punkt 1.6. [uczeń]: wyjaśnia pojęcie alotropii pierwiastków; na podstawie znajomości budowy diamentu, grafitu i fullerenów tłumaczy ich właściwości i zastosowania.



Cele zoperacjonalizowane


UCZEŃ

wskazuje odmiany alotropowe węgla;

opisuje budowę struktury wewnętrznej odmian alotropowych;

opisuje zastosowania odmian alotropowych wynikające z ich właściwości;

wyjaśnia pojęcie alotropii na przykładzie węgla;

wskazuje na związek budowy wewnętrznej odmian alotropowych z ich właściwościami.


Nabywane umiejętności


UCZEŃ

potrafi współpracować w grupie;

prawidłowo odczytuje informacje z różnych źródeł;

sprawnie wyszukuje informacje w Internecie;

prezentuje efekty pracy grupowej.


Kompetencje kluczowe:

  • porozumiewanie się w języku ojczystym;

  • myślenie przyczynowo - skutkowe i podstawowe kompetencje naukowo-techniczne;

  • umiejętność uczenia się.

Etapy lekcji

  1. Wstęp:

Nauczyciel pyta uczniów – z czym kojarzy się im słowo „węgiel”? Czy węgiel zawsze musi być czarny? Wśród odpowiedzi zapewne pojawią się sformułowania – węgiel kamienny, węgiel brunatny, grafit, diament etc. Nawiązując do odpowiedzi uczniów nauczyciel wskazuje, że węgiel to tzw. pierwiastek rodzimy, może występować w formie związanej, jak i wolnej. Jest składnikiem wszystkich związków organicznych i tworzy też wiele związków nieorganicznych. Może też wspomnieć o odmianach węgla kopalnego (antracyt, kamienny, brunatny, torf).


  1. Przebieg zajęć:

Nauczyciel omawia trzy odmiany węgla pierwiastkowego – diament, grafit i fulereny. Tłumaczy ich strukturę wewnętrzną.

Nauczyciel pyta uczniów, na co może wpływać taki różny układ połączeń atomów węgla w cząsteczkach jego odmian, i w nawiązaniu do odpowiedzi uczniów wprowadza pojęcie alotropii.


Alotropia – to zjawisko występowania pierwiastka chemicznego w kilku odmianach, które różnią się budową wewnętrzną, czyli tym samym właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Jest to szczególny przypadek polimorfizmu (o którym uczniowie dowiedzieli się już podczas lekcji o skałach wapiennych - 3 odmiany polimorficzne CaCO3.). Polimorfizm to zjawisko występowania tej samej substancji w kilku odmianach różniących się siecią przestrzenną kryształów, właściwościami fizycznymi i chemicznymi. Alotropia dotyczy więc pierwiastków, a nie związków chemicznych. Poza węglem odmiany alotropowe posiada także tlen, siarka, cyna, arsen, antymon, mangan, selen, fosfor.

Odmiany alotropowe węgla ulegają tym samym reakcjom chemicznym, a w odpowiednich warunkach możliwym jest przejście pomiędzy nimi:

1500°C laser, próżnia ciśnienie

diament → grafit → fullereny → diament


[Grafit również można przekształcić w diament.]
Z trzech odmian węgla najbardziej „atrakcyjną” postać ma diament. Uczniowie oglądają zdjęcie „Od węgla do diamentu”. Nauczyciel poleca zwrócić uwagę na warunki, w jakich tworzą się diamenty i wskazaną w prezentacji jedną z jego właściwości, która w istotny sposób wpływa na zastosowanie diamentów.
Nauczyciel dzieli uczniów na 3 grupy. Każda z grup uczniów zajmuje się opracowaniem plakatu / prezentacji / „listu gończego” itp. o diamencie, graficie i fullerenie. Uczniowie wykorzystują w tym celu zasoby Internetu, zapisy w podręcznikach lub innych źródłach wskazanych przez nauczyciela – mogą to być także źródła literaturowe przygotowane przez nauczyciela i dostępne w klasie. (W przypadku braku dostępu do Internetu – nauczyciel może także polecić uczniom jako zadanie domowe z zajęć poprzedzających przygotowanie materiałów o odmianach alotropowych węgla).
Praca w grupach przebiega w następujący sposób: uczniowie mają przygotować prezentację właściwości fizycznych (np. 1-2 osoby w danej grupie), właściwości chemicznych ( podobnie 1-2 osoby), charakterystykę struktury wewnętrznej – połączenia między atomami węgla, typ wiązań itp. (także 1-2 osoby z grupy); dziedziny zastosowań (również 1-2 osoby). Podziału grup dokonuje nauczyciel. Przydział zadań w grupach dokonują uczniowie samodzielnie.
Nauczyciel określa czas wykonania zadań i sposób prezentacji efektów pracy grupowej, zależnie od przyjętej formy wykonania zadania (– prezentacja, plakat, „list gończy”), przekazuje flamastry, kartki papieru i ew. źródła literaturowe. Prace zostają wywieszone w klasie. [Jeśli nauczyciel uzna za wskazane - w trakcie pracy grupowej uczniowie mogą także przygotować krótkie informacje dla pozostałych grup o swojej odmianie alotropowej, zawierającej najważniejsze informacje.]
Podsumowując wyniki prezentacji poszczególnych grup nauczyciel może wspomnieć także o grafenie – formie alotropowej węgla odkrytej w 2004r. (Nobel w 2010r. z fizyki). Jest to jednowarstwowy grafit o grubości 1 atomu, przezroczysty, 100 razy mocniejszy od stali, elastyczny, o stałym stanie skupienia, bardzo wytrzymały na odkształcenia; bardzo dobrze przewodzi ciepło; a prąd elektryczny lepiej niż miedź. Po przyłączeniu wodoru – doskonały izolator. Z cienkiej warstwy grafenu można zbudować miniaturowy układ scalony.



  1. Podsumowanie:

Nauczyciel może dokonać oceny efektów pracy grupowej i wystawić odpowiednie oceny po prezentacjach. Ponownie zwrócić uwagę na zależność budowy wewnętrznej z właściwościami poszczególnych odmian przypominając modele z części wstępnej zajęć.
W ramach podsumowania pracy na zajęciach nauczyciel przypomina fakt, że Nagrodę Nobla z chemii w 1996 roku przyznano za odkrycie fullerenów i wciąż trwają badania na możliwościami ich wykorzystania ze względu na interesujące właściwości fizyczne, chemiczne, elektryczne, optyczne, etc. Nauczyciel proponuje obejrzenie prezentacji nt. zastosowań fullerenów jako najczystszych odmian alotropowych węgla.

Uczniowie zapisują najważniejsze ich zdaniem, bądź najbardziej ciekawe, zaskakujące zastosowania fullerenów.



Środki dydaktyczne:

  • źródła literaturowe i multimedialne nt. odmian alotropowych, podręczniki, słowniki etc.;

  • ew. materiały przygotowane przez uczniów;

  • komputery z dostępem do Internetu;

  • flamastry, arkusze papieru;

  • zdjęcie „Od węgla do diamentu” (zasób nr 1);

  • prezentacja „Zastosowania fullerenów” (zasób nr 2).



Metody dydaktyczne:

Formy dydaktyczne:

  • zbiorowa;

  • indywidualna.



Zadanie dla chętnych


  1. Przedstaw w obrazowy sposób proces powstawania diamentów w przyrodzie.

  2. Wyjaśnij, czym są tzw. „czarne diamenty XXI wieku” i jakie mogą mieć zastosowanie.





Materiał edukacyjny wytworzony w ramach projektu „Scholaris - portal wiedzy dla nauczycieli” współfinansowanego przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego.




©snauka.pl 2016
wyślij wiadomość