Periodický zákon jako sjednocující činitel poznání

Má-li být výuka chemie ve fázi využívání PZperiodický zákon a PSP výchovně dostatečně účinná a má-li přispívat k dialekticko-materialistickému uvažování a jednání žáků, tedy i k formování jejich světonázorových představ a postojů, není lhostejné, jakých kon­krétních postupů se při této výuce používá. Obvyklé je zadávání dílčích úkolů po probrání menších či větších úseků učiva, např.:

• Podle tabulky periodické soustavy prvků určete počet elektronových vrstev v atomech sodíku, zinku, radia a cínu. Odvoďte úplnou strukturu elektronového obalu těchto atomů.
• Zdůvodněte, proč reaktivita nepřechodných prvků I. a II. skupiny vzrůstá opačným směrem, než reaktivita nepřechodných prvků VIl. a VI. skupiny.

V úrovni ZŠ zařazujeme úlohy méně náročné; např.:

• Prvky třetí periody tvoří tuto řadu sloučenin: NaOH, Mg(OH)₂, A1(OH)₃, Si(OH)₄, OP(OH)₃, O₂S(OH)₂, O₃Cl(OH). Které z nich lze označit jako hydroxidy, které jako kyseliny?
  1. NaOH kyselina amfoter hydroxid
  2. Mg(OH)₂ kyselina amfoter hydroxid
  3. Al(OH)₃ kyselina amfoter hydroxid
  4. Si(OH)₄ kyselina amfoter hydroxid
  5. OP(OH)₃ kyselina amfoter hydroxid
  6. O₂S(OH)₂ kyselina amfoter hydroxid
  7. O₃Cl(OH) kyselina amfoter hydroxid

• Doplňte tabulku:

  Oxidační číslo prvku a číslo skupiny v PSP	I	II	III	IV	V	VI	VII
  Vzorec oxidu		CaO	Al2O3		P2O5		Cl2O7
  Název oxidu	oxid sodný			oxid křemičitý		oxid sírový

Kromě toho je však třeba usilovat o využívání PZ a PSP v širším rozsahu, a to i při výkladu nových úseků učiva. V těchto případech lze pak postupovat v podstatě třemi zásadně odlišnými způsoby:

1. Výuka se koncipuje tak, že v jejím úvodu se vyloží obecné zákonité vztahy mezi příslušnými prvky a jejich sloučeninami a na tomto základě se pak rozvíjí výklad konkrétní — o výskytu, přípravě, vlastnostech a využití chemických látek.
2. Při opačném postupu se nejprve žáci seznamují s konkrétními vybranými látkami a jejich vzájemnými vztahy (jejich výskytem, přípravou a výrobou, vlastnostmi a praktickým využíváním) a teprve nakonec se nově osvojené učivo zobecňuje ve smyslu objektivní platnosti PZ, ať již jde o chemii některé ze skupin nebo period PSP.
3. Třetí možností využívání PZ a PSP je prolínání těchto poznatků celou závěrečnou fází výuky obecné a anorganické chemie, např. v poslední třetině výuky chemie v I. ročníku SŠ. Tento postup se někdy charakterizuje jako třífázový: předpoklady — konfrontace — závěry [45].

V první fázi se totiž učitel s žáky, popř. i žáci sami, snaží na podkladě dosud osvoje­ného učiva (např. podle kap. 2.4 a 2.5 této učebnice) usuzovat na pravděpodobné vlastnosti nově poznávaných látek či na průběh a výsledky jejich chemických reakcí — vytvářejí předpoklady (pracovní hypotézy).

Ve druhé fázi tyto své představy, podložené dříve osvojenými poznatky i zkušenostmi, konfrontují se skutečností (ať již s využitím demonstračních či žákovských pokusů, údajů v chemických tabulkách, na transparentech, na kartách k sestavovací tabuli PSP, odkazů na výsledky vědeckých výzkumů apod.) a porovnávají reálnost svých předpokladů s novými poznatky.

Po konfrontaci a abstrakci se ve třetí fázi formulují objektivně platné závěry. Byla-li pracovní hypotéza ověřena (verifikována), postačí tuto skutečnost někdy pouze konstatovat a vyslovené předpoklady zopakovat jako platný závěr. Pokud ovšem konfrontace vyslovené předpoklady nepotvrdila, je třeba s využitím nových poznatků původní předpoklady korigovat a uvést důvody této korekce (vysvětlit nedostatky vyslovených předpokladů), popř. formulovat novou pracovní hypotézu a znovu ji ověřovat. (První případ konkrétně osvětluje kap. 2.6.2.2, druhý kap. 2.6.2.1.)

Některé pojmy, definice a vztahy

molekulový orbital

postorová část jednoelektronové vlnové funkce určitého elektronu v molekule, popisuje např. energii a prostorové rozložení příslušné elektronové hustoty; vzniká přektryvem a interakcí atomových orbitalů.

interakční diagram

grafické znázornění vzniku molekulových orbitalů interakcí (atomových orbitalů a posloupnosti energie molekulových orbitalů

řád vazby (v teorii molekulových orbitalů)

(počet elektronů ve vazebných MO − počet elektronů v protivazebných MO)/2

kovalentní vazba

vazba zprostředkovaná sdílením elektronového páru

energie vazby

energie potřebná pro zrušení vazby a oddělení atomů mimo dosah silového vazebného působení; vyjadřuje se v eV na vazbu nebo v kJ na mol vazeb

nevazebné elektrony

elektrony z valenčních sfér atomů, které se v molekule nepodílejí na vazbě

polarita vazby

je způsobena posunem elektronové hustoty ve vazebných molekulových orbitalech směrem k elektronegativnějšímu atomu

parciální náboj (δ)

vyjadřuje odchylku elektronových hustot (přebytek nebo nedostatek) na atomech vázaných polární kovalentní vazbou od situace ve vazbě mezi dvěma stejnými atomy (δ = 0)

dipólový moment polární kovalentní vazby

μ = |δ|el (l je délka vazby); veličina má rozměr C.m (coulomb metr)