Co je chemie a proč se ji máme učit? ufebnke stratu 6-7 MHMBl WĚ .i Z&ady ■Neutralizace, pH Laboratorní cvičení - Kyseliny a zásady Soli Soli Laboratorní práce -Soli Paliva a energie Hnojiva a stavebniny Léčiva Chemický průmysl Chemické látky jako hrozba Chemie a trvale udržitelný rozvoj Chemická analýza látek v životním prostředí Opakování : CEVKEM * , ' ' , z toho 6 hodin rozšiřujícího učiva (bez laboratorních cvičení) z toho 8 hodin laboratorních cvičení (doporučených 5, rozšiřujících 3) mm 2 1 1 3 1 1 3 2 1 3 1 2 2 MB doporučene doporučené rozšiřující rozšiřující -část tématu rozšiřující -část tématu Poznámka: Učivo označené jako rozšiřující je možné vynechat (v souladu s platným RVP ZV). Žáci dokážou vymezit vědní obor chemie jako jednu z přírodních věd (s důrazem na vztahy s dalšími, nejen přírodovědnými, obory). Uvedou, Čím se chemie zabývá a v čem spočívá její přínos pro lidské poznání. Charakterizuji pokus jako základní prvek poznávání v chemii. Žáci však budou zejména schopni uvést důvody, proč se mají chemii učit, v čem spočívá její důležitost pro běžný život Člověka a čím jim může být užitečná v životě, a to jak ve škole, tak mimo ni. Tato úvodní kapitola má jednoznačně motivační charakter - žáci se setkávají s chemií jako oborem ve svém školním vzdělávání poprvé. Primárním cílem je tedy to, aby se žáci chtěli chemii učit, byli motivováni k poznávání v chemii a nebyli hned v počátku odrazeni náročností či abstraktností tohoto oboru. Zeptejte se žáků, kde všude se s pojmem chemie či chemikálie setkali a v jakém významu. Pokuste se s žáky vytvořit společnou pojmovou mapu, která by zachycovala žákovské představy o chemii - poukažte na správné a chybné představy a vazby mezi pojmy. Ukažte žákům, že se chemie zabývá látkami a procesy, které jsou naprosto běžné v každodenním životě - využijte k tomu obrázky v učebnici, ukázky konkrétních látek a pokusů (některé jsou dále popsány). Poukažte také na historický vývoj chemie a její souvislost s alchymií - žáci se již s pojmem alchymie setkali, a mohou tak uvádět konkrétní zajímavosti spjaté s tímto pojmem. Na základě společné diskuze dojděte s žáky k jasným závěrům, kde všude se s „chemií" v běžném životě setkávají, a proč je tedy potřebné se chemii učit. Chemické jojo Pokus slouží jako motivační. Žáci mohou pozorovat charakteristické projevy chemických reakcí - bublání a poskakování reagujících látek, změnu barvy. Experiment provádějte jako demonstrační před třídou. Do středně velkého válce nalijte do poloviny vodu a přidejte několik kapek roztoku fenolftaleinu. Vodu převrstvěte stejným množstvím benzinu Či toluenu. Do válce vhoďte kousek sodíku. (Válec je možné přikrýt hodinovým sklem.) Sodík v benzinu nereaguje a klesá, až se dotkne vodní hladiny. S vodou reaguje prudce a vznikající plynný vodík (uvolňují se bublinky) ho „vystřelí" opět vzhůru do benzinové vrstvy - sodík takto poskakuje v benzinové vrstvě, což připomíná jojo. Voda se postupně barví fialově fenolftaleinem díky zásaditému prostředí, které tvoří vznikající hydroxid sodný. Pokus končí zreagováním veškerého sodíku. Blesky ve zkumavce Tento pokus je opět především motivační - je doprovázen blesky a boucháním. Opět ho provádějte jako demonstrační, dbejte přitom zvýšené opatrnosti. Do zkumavky nalijte asi 3ml koncentrované kyseliny sírové a převrstvěte ji stejným množstvím ethanolu. Do zkumavky poté vhoďte několik krystalků manganistanu draselného. Manganistan reaguje prudce s kyselinou sírovou, přitom se zapaluje ethanol nad nimi a prolétávají jím blesky. Pokus je lepší provádět v zatemněné místnosti. Žáci se na obrázcích v učebnici setkávají s různými vlastnostmi látek - tvarem, barvou, vůní a chutí. Látky mohou mít ale i jiné vlastnosti, jako např. magnetické vlastnosti, lesk, tvrdost Či měkkost, hořlavost, tvarovatelnost a další. O otázce, proč je chemie důležitá a proč jc potřebné se ji učit, mohou žáci diskutovat, nejlépe formou brainstormingu. Napište na tabuli tuto otázku a nechte žáky, aby uváděli spontánní výroky, a ty zapisujte (výroba léčiv, předmětů každodenního života, stavebních materiálů, plastů, určování stáří předmětů, význam v medicíně, příprava alternativních paliv, hnojení a další). Žáci se mohou inspirovat i obrázkem uvedeným v učebnici. Jednotlivé nápady nechte žáky posoudit a seřadit z hlediska důležitosti. Pět nejdůležitějŠích důvodů by si měli žáci zapsat do sešitu a měly by se pro ně vstát vstupní motivací do složitého procesu chemického poznávání. G'O DM í !(! , K-W," iní J li U : b Y i J 't 23 tír;!hovna(oí LiKb-tnuni.cz ® 17 Vlastnosti látek učebnice strana. Po probrání učiva této kapitoly žáci dokážou vyjmenovat základní vlastnosti chemických látek. VyÄľzáldadní tři skupenství, ve kterých se látka arfie vyskytovat, a tato skupenstv, porovn,,. . z hlediska vnitřního .spořádání částic. Poté žáci popíšou jednotlivé skupenské premeny a b^ou schopni pomocí tabulek vyhledat u každé chemické látky její teplotu varu a teplotu tam Dale zaci vy eth poje" a s pomocí Ubulekporovnají hustoty ri.nfchlätek.Ch^l^ívod^l elektricky proudu chemickými látkami a uvedou příklady vodičů a Izolantů elektrického proudu. V této kapitole sc žáci seznámí se základními vlastnostmi látek. Většinu vlastností již žáci znají y z běžného života nebo z předcházející výuky (přírodopis, ale zejména fyzika). Jde tedy o upevnění -f a rozšíření jejich znalostí, případně o úprav u jejich chybných pojetí. Většinu informací v této kapitobr by měli žáci vyvodit pozorováním a vlastním experimentováním. Spolu se žáky vymezte, co je chemická látka - žáci uvedou různé příklady chemických látek z běžnélá. života. Chemické látky mají stále složení a strukturu. Skupenství látek je žákům dobře známo. Na úvod se jich zeptejte, která skupenství znají - k pevnémev kapalnému a plynnému doplňte také plazmu. Záci se pokusí vyjádřit, Čím se od sebe jednotlivá skupenství liší - např. pevné látky mají pevný tvar, plyny sc mohou rozpínat v prostoru, do kapaliny* a plynu lze vložit jiné předměty. Tím sc vyjadřuje určitá kompaktnost pevných látek. Na základě práii| . s obrázky v učebnici by žáci měli umět vyvodit, žc rozdíl mezi skupenstvími spočívá v uspořádání Č& . Záleží na jejich vzdálenosti, uspořádání a přitažlivých silách. Vlastním pozorováním by sc měli žáci*: seznámit s různými vlastnostmi pevných látek (krystalické, práškovité atd.) a kapalin (různá tekutú.*; Můžete také zavést pojem známý z fyziky - kapaliny a plyny se společně označují jako tekutiny. <>: Velmi důležité jsou také skupenské přechody, se kterými se žáci běžné setkávají v praktickém životě;, : (zejména var, tání a tuhnutí). Mezi složitější patří sublimace a desublimace. Sublimaci lze přiblížit" •. na sušení prádla v mrazivé zimě, kdy prádlo „uschne", neboť vzniklý led sublimuje. Zdůrazněte, že právě teplota tání spolu s teplotou varuje jednou z nejdůlcžitějších vlastností látek, podle které, f.-jsou často identifikovány. ŕ , Rozpustnost látek je žákům opět známa z běžného života. Zde jde zejména o to, aby si žáci r a zákla* vlastního pozorování vyvodili, žc některé látky jsou nerozpustné, jiné se rozpouští, ale záleží na x -typu rozpouštědla. Můžete žákům uvést známé pravidlo, že „podobné se rozpouští v podobném", s polaritou rozpouštědla ve vztahu k rozpouštěné látce vsak na této úrovni nepracujte. Základní pojem, se kterým budou žáci operovat i nadále, je roztok. < Hustota je veličina, se kterou sc žáci seznámili již ve fyzice.1 ^ ' i Proto by žáei měli sami uvést, že * • se hustota počíta iako podíl hmotnosti latky ku jejímu objemu, Hustota je opět jednou ze základnícrf : charakteristik látky a spolu s teplotou tání a varuje uváděna u každé látky ve většině fyzikálních, afiř K i chemických tabulek. 2áci by měli být schopni porovnat hustotu různých látek. K tomu slouží jedna.?,' ŕ reálný experiment s potápěním dřevěného špalíku v různých kapalinách, ale i myšlenkový experirofe* . (viz obrázek v učebnici). Žáci si uvědomí, žc nejvetší hustotu má látka na dně válce, tedy písek, dálefr;- ?; voda, olei a neiniens'i hustotu má korek. Znovu zdůrazňujeme, že u hustoty jc velmi vhodné navazo)^. ''; na znalosti žáků z učiva fyziky - minimálně zopakujte její označení a vztah pro výpočet. '£ :. Poslední z vlastnosti látek, se kterou by se měli žaci seznámit, je elektrická vodivost (opět se jednaj , $ o fyzikální vlastnost). Žáci provedou jednoduchý experiment, na základě kterého vyvodí, že látkyjs£ -elektrický proud vedou (vodiče), nebo nevedou (izolanty). Měli by si také uvědomit, že záleží na Co§: v; látky (krystalická kuchyňská sůl proud nevede, její roztok ve vodě ano). Jako zajímavost můžete ufe| jev supravodivost. Je vhodné odvolat sc na fyziku *...' a učivo o elektrickém proudu a odporu. Zap^ nízkých teplot ztrácí některé látky odpor, který kladou průchodu elektrického proudu. Supravodič'" se využívá např. ke konstrukcí mimořádné výkonných magnetů. Na tomto principu jsou konstruo^".1 '1 například vlaky MAGLEV (magneLical levitation), které se pohybují na magnetickém polštáři vytvářeném supravodivými elektromagnety. £ Na závěr shrňte, že mezi základní charakteristiky chemických látek patří skupenství (včetně te pytání a varu), rozpustnost, hustota a vodivost elektrického proudu. ., •v Základní charakteristiky chemických látek a jejich význam. Skupenství látek- pevné, kapalné a plynné skupenství, jejich charakteristika a vzájemné rozdíly Skupenské prechody látek, teplota varu a tání. Rozpustnost látek, závislost na typu rozpouštědla, vznik roztoků. Hustota látek - její výpočet a vzájemné porovnání hustoty látek. Vodivost elektrického proudu - vodiče a izolanty. Vlastnosti pevného skupenství Na hodinové sklíčko nasypte žákům malé množství cukru (krystalový), naftalenu a oxidu hlinitého (práškový). Pozorování provádějí žáci ve tří- až Čtyřčlenných skupinách. Měli by si zaznamenat, že cukr je bílá krystalická látka bez zápachu. Naftalen je látka bílá až narůžovělá a šupinkovitá s intenzivním zápachem. Oxid hlinitý je bílá až Šedá pra Sk ovitá látka bez zápachu. Tím se žáci seznámí s různými podobami pevnč látky. TekutosU. kapalin Pozorováni provádějí žáci vc stejných skupinkách jako v předchozím případě. Do tří zkumavek nalijte asi ^ ml cthanolu, rostlinného oleje a medu (přinesou žáci z domova). Zkumavku zazátkuj! a protřepou. Po protřepaní stékají kapaliny po stěnách zkumavky - nejrychleji ethanol, poté olej a nakonec med. Žáci by měli vyvodit, že nejvetší tekutost má ethanol, pak olej a nejméně tekutý je med. Rozpustnost láíek Připravte tři zkumavky s 10ml vody a tři zkumavky s 10ml benzinu (případně můžete použít hexan nebo xylen). Voda a benzin slouží jako příklady rozpouštědel. Voda je polární, benzin nepolární - tyto pojmy však žákům nezavádějte. Cukr se rozpouští vc vodě, nikoli v benzínu (nepoužívat glukosu, která je vc vodě špatné rozpustná!). Naftalen sc naopak ve vodě nerozpouští, ale zato se rozpouští v benzinu. Oxid hlinitý (práškový) je nerozpustný v obou rozpouštědlech. Žáci by měli vyvodit, že některé látky jsou nerozpustné, u látek, které se rozpouští, pak záleží na typu rozpouštědla. Hustota kanalin Různou hustotu kapalin si žáci opět vyzkouší ve vytvořených skupinách. Ve Čtyřech kádinkách mají postupné benzin, ethanol, vodu a glycerol. Do každé z kapalin vloží dřevěný špalík a pozorují hloubku jeho ponoru. Cím více se Špalík ponoří, tím menší je hustota dané kapaliny, Největší ponor má špalík v benzinu, pote v etbanolu, ve vodě a nejmcnŠí v glycerolu. V tomto směru tedy roste hustota kapalin - nejhustsí je glycerol. Toto zjištění můžete dát žákům do souvislosti s tekutostí kapalin, kterou zjišťovali. Vodivost elektrického proudu ICažda skupina žáků si sestaví elektrický obvod složený z baterie, vodičů, žárovky a dvou elektrod (železných hřebíků]. Postupně přikládají elektrody k látkám - pevni kuchyňská sůl, voda v kádince, roztok kuchyňské soli ve vodě, kousek kovu (např. mince, plíšek), křída. Podle možností můžete přidat \ i další látky. Žáei by z toho měli vyvodit, žc některé látky elektrický proud vedou (voda, roztok soli, kov), některé nikoli, a jsou tedy izolanty (pevná sůl, křída). Na příkladu kuchyňské soli můžete také demonstrovat, že záleží na formě látky. Pevná sůl proud nevede, její roztok ano. Poznámka: Pokud to časové možnosti nedovolí, nemusí každá skupina provádět všechny pokusy, ale skupiny : se mohou střídat, případně můžete některý z pokusů provést sami jako frontální (např. ponor špalíku ; vkapalinách) a žáci budou pokus pozorovat. ■ Čtvrte skupenství chemických látek, které by žáci mohli znát z fyziky či z médií, je plazma. Při vysokých teplotách dochází u látky k jevu, kdy jsou z elektronového obalu vytrženy elektrony. Plazma je tedy tvořena ionty a volnými elektrony. S plazmou sc žáci setkávají denně - v podobě ohně, blesku, výboje zářivek, plazma tvoří i polární záři. Můžete uvést, že existuje dalších devět skupenství, jako např. Bose-Einsteinův kondenzát, Fermionický kondenzát nebo supratekutina. Žáci si pak mohou na webu vyhledat informace k těmto neobvyklým skupenstvím. Pokud se v době bouřky nacházíte venku, schovejte se. Bezpečný ukryt před bleskem poskytují budovy, zejména velké objekty s ocelovou nebo železobetonovou konstrukcí, obecně, pak veškeré stavby chráněné í mĚĚBw mm mm BlsNi §111111 mm HB ■H H 1 ■H ■■■1 i§i_l|lf H -f- MSHbb H §1111 WmmBt H ■H 'ŕ H mmmm "t" ■"F i hromosvodem. V prírode se můžete bezpečně schovat v hustém lese a háji, nižším porostu nebo úzkém Í údolí. Naopak sc rozhodne neschovávejte pod osamelými stromy, na okraji lesa, pod převisy nízkých skc či v menších staveních bez hromosvodu. Velké bezpečí neskýtají ani velká stavení s porušenou statikou (např. zpustlé polorozpadlé objekty), kde v prípade úderu blesku hrozí další narušení zdiva a zřícení. M Nejvčtší nebezpečí zásahu bleskem hrozí pri pobytu v otevřeném terénu a na vyvýšených místech, S v bezprostrední blízkosti železných konstrukcí (sloupy elektrického vedení), vysokých osamocených f;' stromu nebo vodních ploch. Nikdy se za bouřky neopírejte o zeď či skalní stenu. Specifickým typem í blesku tvořeným plazmou je tzv. kulový blesk. Ten sc obvykle pohybuje ve směru proudění vzduchu, proto jc vhodné se ukrýt na místo, kde je pro toto proudění zábrana (např. zeď). \ E;ií Látky s nízkou tekutostí (vysokou viskozitou - tento pojem však žákům nezavádějte) jsou např. ? ovocné sirupy, tekuté prací a avivážni prostředky, tekutá mýdla, oleje, tekutá másla, med atd. ^, Běžně se z praktických důvodů plyny zkapaiňují působením vysokého tlaku. Toho se využívá např. >. při zkapalňování plynných pohonných hmot do zásobních lahví (LPG, CNG). Žáci by též mohli znát ; zkapalněný dusík užívaný k „vypalování" bradavic, Jeho chladicí účinky jsou dobře vidět ve filmu $%, Terminátor 2. (A. Scbwarzenegger v jedné scéně rozstřílí sudy s tekutým dusíkem, dusík se rozlije po^| zemi a zmrazí zlého Terminátora. Hlavní hrdina pak Terminátora rozstreli a ten se rozlétne na střepy _, = Slovo roztoky je v České republice běžně používáno pro označení obcí. Roztoky nejsou v ČR pouze jedny, ale jedná se o 7 obcí a jednu městskou čtvrť, i ' ' 1 i' Plavání ocelové lodi na vodě, která má Skrát nižší hustotu než ocel, je velmi vhodný úkol pro :r zamyšlení žáků, Důvod tkví v tom, že ocelový trup Jodi je dutý a vyplněný vzduchem. Právě tento fakt umožňuje to, že loď na vodě plave a nepotopí se. Elektrická vodivost je vždy spjata s vodivostí tepelnou. Proto dobré vodiče elektrického proudu vedou dobře í teplo. Vlaky pohybující se na magnetickém polštáři, vytvářeném supravodivými elektromagnety, jezdí na$ -. v čínské Šanghaji nebo v japonské prefektúre JamanaŠi. Dosahují velmi vysokých rychlostí. i" Jak mohou být chemické látky nebezpečné? ucabiiice sii ana 11-13 Na základě pozorování tekutosti cthanolu, rostlinného oleje a medu by míli žáei samostatně vývod,, že nejvíce se částice přitahují v medu, který má nejnižší tekutost. Med může žákům připomínat ; „tavenina" kovu, částice jsou k sohě silné poutány, kdežto v ethanolu jsou přitažlivé sily mezi jednotlivými molekulami nižáí. V této kapitole sc žáci seznamují s různými vlastnostmi látek. Patří sem i skupenství, mezinmrz je nejmen . známé skupenství zvané plazma (někdy označované jako ionizovaný plyn). Proto v rámci žákovských aktivit, doporučujeme zadat zájemcům (nejen o chemii, ale i fyziku) referát, ve kterém by ostatní stručne seznam* s plazmou jako možným skupenstvím látky. Uvádíme příklady webových stránek, které se plazmou za http://www.aldcbaran.cz/astrofyzika/plazma/basics.html http://cs.wikipedia.org/wiki/Ionizovan%C3%BD_plyn ; http://es.wikipedia.org/wiki/Fyzika_plazmatu ; Další otázky a úkoly Ic procvičování j Uveďte, ve kterých skupenstvích se může vyskytovat železo a ve kterých voda. Liší se mezi sebou I jejích skupenství za normálních podmínek (teplota 20 °C a atmosférický tlak)? ;| Porovnejte uspořádání částic v pevném, kapalném a plynném skupenství. Vysvětlete, proč plynné látky nemají vlastní objem. i Porovnejte tekutost benzinu a motorového oleje. V čem sc tekutost obou kapalin lisí? | Vymezte teplotu tání a teplotu varu chemické látky. Jaká jc teplota tání a teplota varu vody? f Vysvětlete, co je tzv. sublimace, a uveďte příklady látek, které sublimují. -ji Vysvětlete, co je to roztok. Porovnejte rozpustnost cukru vc vodé a v benzinu. | Porovnejte hustotu rtuti a vody. V tabulkách vyhledejte hustotu těchto dvou látek a určete, kolik vÁm jeden litr rtuti a kolik jeden litr vody. l'~ Uveďte, jak se nazývají látky, které nevedou elektrický proud, a řeknete alespoň tři příklady. í Jmenujte naopak minimálně pět vodičů elektrického proudu. f Po probraní učiva této kapitoly žáci dokážou posoudit nebezpečnost základních chemických látek a na zaklade výstražných symbolů uvést, o kterou třídu nebezpečností sc jedná. Stručné charakterizují výbušniny, latky oxidující, hořlavé, toxické, nebezpečné pro zdraví, žíravé/korozivní, dráždivé, látky ohrožující životni prostředí a plyny pod tlakem. Z každé skupiny nebezpečných látek budou schopni uvést přiklad. Bale záci vysvětlí, co označují tzv. H-věty a P-věty a jakým způsobem se zapisují, a určí vyznám signálních slov („Nebezpečí" nebo „Varování"). Z etikety obalu konkrétní chemické látky dokážou na základě výstražných symbolů nebezpečnosti, signálních slov a H-vět a P-vět posoudit nebezpečnost dané látky. Obsah této kapitoly reflektuje trendy týkající se legislaiivy o nakládání s nebezpečnými chemickými látkami, která je vyjádřena také v požadavcích RVP ZV. Žáci se musí seznámit s jednotlivými třídami nebezpečnosti chemických látek, jejich vymezením a symbolikou, včetně signálních slov, H-vět a P-vČt. Kapitola úzce souvisí s předchozí kapitolou věnovanou vlastnostem látek a její funkcí je připravit žáky pro soustavné názorné poznávání v chemii. Žáci mají o nebezpečnosti chemických látek svou představu - jde zejména o to, že jsou to látky toxické, hořlavé, výbušné, Žíravé a látky omamné Či látky, které poškozují životní prostředí. Žáci se mohli s označením nebezpečnosti látek setkat i v běžném životě - např. u čerpacích stanic (benzin, nafta a další látky), ale i v domácnosti (čisticí prostředky). Využijte otázky na listě v úvodu kapitoly. Projevy nebezpečnosti látek (hoření, poleptání, otravy) jsou pro žáky psychologicky velmi přitažlivé, a proto se o danou problematiku zajímají více než o jiná témata. Postupně s žáky projděte všechny třídy nebezpečnosti látek - výbušniny, látky oxidující, hořlavé, toxické, nebezpečné pro zdraví, žíravé/korozivní. dráždivé, látky ohrožující životní prostředí a plyny pod tlakem. O každé skupině s žáky diskutujte a ptejte sc jich, zda z běžného života znají příklad látky, která by do jednotlivých skupin patřila. Žáci mohou u jednotlivých skupin uvádět příklady - výbušniny (dynamit, semtex). zemní plyn, propan-butan, benzín, nikotin, strychnin, toluen, kyselina sírová či chlorovodíková, hydroxid sodný Či louhy obecně, insekticidy, ropné produkty, zkapalněné plyny převážené v cisternách (kapalný kyslík, dusík, oxid uhličitý) a další. U některých skupin žáci zřejmě příklad znát nebudou, např. látky oxidující. Pokud žáci uvedou některou z látek chybně, dokažte jim jejich omyl na konkrétním příkladu, případně zařaďte látku do příslušné třídy nebezpečnosti. Značná část chemických látek patří do více tříd najednou. Vždy jde však o to, aby si žáci vymezení třídy nebezpečnosti představili na konkrétním příkladu. Některé chemické látky můžete žákům přinést ukázat, doporučujeme provádět pokusy popsané v učebnici. U každé třídy nebezpečnosti se žáci seznámí také s jejím symbolem. Symboly by si měli osvojit! Je vhodné symbol u příslušné třídy nebezpečnosti vždy promítat na fólii zpětným projektorem nebo využít interaktivní učebnici (zvětšení obrázku symbolu), využije se tak vizuální učení. Kromě výstražných symbolů nebezpečnosti se žáci musí orientovat v H-větách (standardní věty o nebezpečnosti) a P-větách (pokyny pro bezpečné zacházení) a porozumět významům signálních slov. Pomocí konkrétní ukázky etikety či bezpečnostního listu látky se žáci seznámí s jejích správným zápisem. Veškeré učivo o nebezpečných látkách by si žáci měli procvičit na konkrétních příkladech, kdy na základě etikety či bezpečnostního listu látky a seznamu výstražných symbolů, H-vět a P-vět posoudí nebezpečnost konkrétní chemikálie a navrhnou zásady bezpečnosti pro práci s ní. Znalost tříd nebezpečnosti (výbušniny, látky oxidující, hořlavé, toxické, nebezpečné pro zdraví zirave/korozivní, dráždivé, látky ohrožující životní prostředí a plyny pod tlakem), jejich stručná charakteristika, příklady a výstražné symboly. Práce s H-větami, P-větami a signálními slovy, vysvětlení tčehto pojmů a jejich správný zápis. Zhodnocení míry nebezpečnosti konkrétní chemické látky na základě výstražných symbolů nebezpečnosti, signálních slov, H-vět a P-vět; formulace základních bezpečnostních zásad pro práci s takovou chemickou látkou. Látky oxidující \ f Do dvou porcelánových misek nasypte velkou laboratorní lžičku moučkového cukru (je možné použít i cukr? krupici nebo cukr krystal jemně rozetřený vc třecí misce). Poté do jedné z misek nasypte stejné množství t chlorečnanu draselného a směs opatrně promíchejte. Pokud je sinčs znečištěna, může se vznítit samovolně,l-pracujte tedy opatrně a chraňte i zdraví žáků. (Je-li ]< dispozici, použijte demonstrační plexišlít.) Obsah i obou misek se pokuste zapálit hořící špejlí. Samotný cukr hořet nebude, směs cukru a chlorečnanu hoří intenzivně, reakce probíhá prudce. Pro vyšší efektivitu lze plamen obarvit tím, že do cukru přidáte trochu ; soli barvící plamen -např. chlorid lithnýnebo sodný. Žáci by měli z pokusu vyvodit, že chlorečnan draselný je látka oxidující, která ve styku s cukrem vyvolala jeho hoření. Poznámka: Provedení pokusu zařaďte raději na konec vyučovací hodiny - vzniká množství dýmu. | Látky hořlavé Do větší kádinky nebo pneumatické vany připravte směs vody a saponátu (např. jaru). Touto směsí nechte probublávat zemní plyn (z rozvodů, případně můžete použít propanbutanovou bombu), až se obsah kádinky napění. Ke vzniklým bublinkám přiložte hořící špejli. Dojde k prudké reakci a bublinky začnou hořet. Reakce se projeví jakýmsi „bouchnutím", které však není nijak intenzivní a nebezpečné, takže směs mohou zapalovat i žáci sami. Zemní plyn je pro žáky příkladem látky hořlavé. Látky žíravé Do zkumavky nalijte 5 ml vaječného bílku. Poté přidejte k bílku asi 2 ml koncentrované kyseliny sírové. Kyselina nesmí být zředěná. Směs opatrně protřepejte. Po chvíli je ve směsi patrné zčernání (zuhelnaténí)g vaječného bílku, bílkoviny. Výsledek pokusu žákům přirovnejte k poleptání lidské pokožky žíravinou, kdy dochází ke stejnému jevu. Žáci si ověří, žc kyselina sírová patří mezí látky žíravc. S koncentrovanou kyselinou sírovou pracujte pouze vy, aby nedošlo k poškození zdraví žáků! Žáci budou většinou uvádět takové vlastnosti, jakými jsou výbušnost, toxicita, žíravost Či hoření. Výbušné látky se podle typu výbuchu delí do tří skupin-jde o trhaviny, střeliviny a třaskaviny. Vpraxi majívýbušné látky využití zejména ve vojenské oblasti (zbraně) a při těžbě nerostných surovin (zvláště různých hornin). Někdy jsou horniny odstřelovány ne pro těžbu, ale z důvodu stavil komunikací či z bezpečnostních důvodů. ; Látky hořlavé se používají jako paliva do leteckých a raketových motorů. Toto využití má však značná * bezpečnostní rizika. Může dojít ke snadnému vznícení paliva, a tím požáru, případně se může požár vznikly z jiné příčiny rozšířit do palivového prostoru (např. katastrofa raketoplánu Columbia v roce 2K Nejprudší známý jed se nazývá akonitin. V přírodě se nachází v rostlině omčj šalamounek (Aconitu^ napellus). Tato rostlina patřící mezi prysky řníkovité roste i v České republice, nejčastěji vbažinnýct' lesích ve vyšších nadmořských výškách, případně na tzv. alpínských pastvinách. Jedná se o rostlinu vápnomilnou (roste na zásaditém podloží). Ačkoli obsahuje nejprudší jed (způsobuje ochrnuti centrální nervové soustavy), řadí se mezi rostliny léčivé. V lidovém léčitelství se používal ke snižov/ horečky a jako lokální anestetikum., Mezi látky nebezpečné pro zdraví se řadí i některá běžně používaná rozpouštědla, jako je např toluen. Přesto je tato látka velmi Často zneužívána jako tzv. číchací droga. ;;:. Dráždivé látky (např. roztok chlornanu sodného) obsahují i některé čisticí prostředky používané v domácnosti. Na základe symbolu třídy nebezpečnosti (symbol vykřičníku) mohou nalézt žaci dor" prostředky jako Savo, Fixínela, Tixona a další prostředky na Čistění van a záchodů. V současné dobé představují velmi akcentovanou skupinu chemických látek takové látky, které poškozují či znečišťují životní prostředí, Žáci by sami mohli uvádět příklady jako freony, ínsekticil (polychlorované bifenyly, DDT), fungicidy, ropné produkty atd. Veškeré informace o nebezpečí konkrétní chemické látky je výrobce nebo dodavatel povinen mesť tzv. bezpečnostním listu. Žáci by sc měli s takovýmto bezpečnostním listem konkrétní chemii' seznámit a naučit se s ním pracovat (viz dále). Raketové palivo je dvousložkové. Palivo se u rakety míchá až za letu. V jedné z nádrží je letecky benzín, což je látka hořlavá. V druhé nádrži je pak látka oxidující, kterou může být např. kapalný t kyslík nebo kyselina dusičná. Letadlo na Měsíc nedoletí, protože ke spalování leteckého benzn využívá atmosférický kyslík a nikoli vlastní zásobu (účinnějšího) okysličovadla. Prvním Člověkem ve vesmíru byl Jurij Alexejevič Gagarin, který poprvé vzlétl 12. dubna 19bl. chemických , ™^cnorti^"'vych chemikálií. Proto se snažte o rozmanitost zadaných i v obchodech podívali I^T^^^ľ^. í " ^ ;; čtvrtém obrázku obsahuje tři složky. í Základní dělení směsí je podle velikosti částic. Názorně to demonstrují obrázky v učebnici - žula, ^ks kde jsou jednotlivé částice vidět pouhým okem, krev, kde jsou částice (krvinky) zachytitelné i mikroskopem a roztok modré skalice, kde nejsou jednotlivé Částice rozpoznatelné. í; Mezi stejnorodé směsi patří roztoky. Zdůrazněte žákům, že roztok není jen kapalný, ale též plynný ' ; (vzduch) Či pevný (slitiny kovů). Žáci by měli umět identifikovat rozpouštědlo a látku rozpuštěnou. Tyto pojmy vztáhněte ke kapalným roztokům. « Koloidní směsi jsou žákům asi nejméně známy, Jako příklad koloidu uveďte ž á lul m vaječný bílek ve vodě, případně mléko. Nej důležitější vlastností koloidních roztoků je schopnost rozptylovat svétK ' což můžete žákům demonstrovat jednoduchým pokusem. Tento typ směsí doporučujeme uvádět ,; pouze na VG. U různorodých směsí jsou jednotlivé složky rozpoznatelné pouhým okem. Žáci vyjmenují různé typj* těchto směsí, s nimiž se mohou v běžném Životě setkat. Žáci by měli být schopni rozeznat a uvést & příklady suspenze, emulze, pěny a aerosolu, Vymezení pojmu směsi, příklady směsí z běžného života. Typy směsí dle velikosti částic. Stejnorodé směsi - roztok, rozpouštědlo, rozpuštěná látka. Koloidní směsi, rozptyl světla (na VG). Různorodé směsi - charakteristika suspenze, emulze, pěny a aerosolu a konkrétní příklady z běžného života. Minerální voda jako směs ^ : Cílem pokusuje seznámení Žáků s jednoduchou směsí - provádí ho samostatně nebo ve tříčlenných skupinách. Do sklenice či kelímku nalijí trochu minerální vody. Je nutné použít sycenou minerální vodu. &g Plastovým brčkem přenesou několik kapek minerální vody na podložní sklíčko a pomocí pinzety zahřívaj|pl sklíčko nad lihovým kahanem, dokud se neodpaří veškerá voda. Minerální voda je vlastně roztok rúzných|p| solí, proto by se měl žákům vytvořit na podložním sklíčku odparek v podobě bílých krystalitů sob. Navíc & sycená minerální voda obsahuje rozpuštěný oxid uhličitý - po nalití do skleničky jsou vidět unikající bubl|g*J tohoto oxidu. Důkazem toho, že minerální voda je směsí, je i její chuť. V porovnání s vodou z vodovodu ie || díky rozpuštěným solím slanější, navíc oxid uhličitý způsobuje její mírné kyselou chuť. Minerální voda Jprí zjednodušeně představuje směs tří látek - kapaliny (voda), pevných látek (soli) a plynu (oxid uhličitý). Rozptyl světla v koloidním roztoku * Tento pokus demonstruje rozptyl světla v koloidním roztoku - provádějte ho před celou třídou, nejlépe í| při zatemnení. Připravte dvě stejné velké a Čisté kádinky. Do jedné nalijte roztok chloridu sodného, 'jľ do druhé pak koloidní směs vaječného bílku s vodou (v poměru 1:1). Kádinky postavte vedle sebe a prosviťte je laserovým ukazovátkem. V roztoku chloridu sodného není Červený paprsek laseru vidět, v koloidu je paprsek jasně viditelný. Žáci by měli vyvodit, že k rozptylu světla dochází v koloidním roztoku (Tyndallůvjev). Označení jevu není třeba od žáků vyžadovat. Příprava pěny Jednou z velice Častých různorodých směsí je pěna. Žáci šiji připraví jednoduchým pokusem, který mohou provádět samostatně nebo ve skupinách. Do kádinky nalijí vodu s trochou saponátu. Do vzniklého roztoku foukají brčkem vzduch - dochází ke vzniku pěny. Žáci by měli sami odvodit název této různorodé směsi i fakt, že jde o plyn rozptýlený v kapalině. Mohou uvádět příklady pěny z běžného života - pěna do koupele, pěna na holení, tužidla, pěna piva, pěna při mytí nádobí, bubliruk, pěna vzniklá ze slin atd. '.,'] Pojem směs by neměl býL pro žáky neznámý - běžné se používá ve fyzice, ale též v geografii (různorodá směs národů) nebo v běžném životě (kávová směs, ale i míchané nápoje - v nich se mísí více typů tekutin, různé mycí a čisticí přípravky jsou směsi). Žáci by mohli uvádět další případy, pro směs je vždy charakteristické, že jde o „kombinaci" dvou a více látek či dalších věcí. Vysvětlete žákům, že stejně tomu je i v chemii, kde směs považujeme za látku, která obsahuje dvé a více složek. Pod pojmem roztok si žáci nejčastěji představí pevnou látku rozpuštěnou v kapalině (např. sůl či cukr ve vodě). Roztok však může tvořit i kapalina rozpuštěná v kapalině - příkladem je roztok glycerolu vévodě, roztok kyseliny sírové, z běžného života pak třeba alkoholické nápoje (alkohol vc vodě) nebo roztoky očkovacích sér. Velmi oblíbeným úkazem na obloze při západu slunce jsou červánky. Ty vznikají rozptylem slunečního světla na drobných částečkách v atmosféře, která je tedy vlastně také koloidní směs. Velmi zajímavým typem směsi je sklo. Jelikož v něm nelze jednotlivé části směsi odlišit, jedná se o stejnorodou smes. Charakterem je sklo podobné slitinám, jedná se o tuhý roztok. Slovo suspendovat se velmi často objevuje ve vojenské literatuře nebo kriminálních příbězích, Jde vlastně o zbavení či snížení hodnosti či funkce vykonávané v nějaké organizaci (suspendováni mohou být např, policisté). ^,; Suspcnzorje chránič intimních partií užívaný při některých sportech (např. v hokeji"). Emulze je typem směsi, kde jsou nerozpuštěné kapaliny rozptýlené v jiné kapalině. Mezi emulze patří přípravky používané v kosmetice (nejedná se tedy o roztoky) - šampony, krémy, pleťová mléka či masážní prostředky. Hustá bílá pěna neodmyslitelně patři k pivu. Jejím původcem je oxid uhličitý, který je v pivu přítomen. Ten vzniká přirozeně při alkoholovém kvašení, dále je pivo oxidem uhličitým uměle dosycováno. Při čepování piva pak dochází k „prchání" oxidu uhličitého, a tím k napěnění piva. Nejvíce jsou smogem postiženy průmyslové oblasti a velké aglomerace - Ústecký kraj, Moravskoslezský kraj Či Praha. Smog obsahuje velké množství částic, které nejsou ve vzduchu přirozené (a mohou být toxické). Obyvatelé těchto oblastí mají oslabenou imunitu a velmi často trpí respiračními chorobami. , S roztoky se zaci běžně setkávají ve svém životě. Využijte metody brainstormingu, aby žáci vyjmenovali co nejvíce roztoků, které znají. Jejich nápady zapisujte na tabuli a vyhodnoťte ty, které budou nejcastejsi. Mohou uvádět: oslazený čaj či káva, osolená polévka či omáčka, šťáva sirup ve vode, instantní káva, saponát ve vodě, prací prášek ve vodě, rozpustné multivitaminové tablety, léky (rozpouští se v organizmu), kapky, dešťová voda, minerálky a mnohé další. Příkladem suspenze je i krev. Krevní částice (bílé a červené krvinky, krevní destičky) jsou nerozpustené pevné látky rozptýlené v kapalině (krevní plazmě). kli y d° ŠeSd SkUpÍn- KaŽdé skupina zadejíe za d,)raácf ůko1- abv doma vyhledali příklad stei ľ r02t0ku, koloidní smžsi' suspenze, emulze, pěny a aerosolu. U každé směsi urči, zdaje jnoroda nebo různorodá, a charakterizují její složení. Pokud to bude možné, mohou smčs přinést do íert/ f, í" Z3ky Z ostatních skuPin určit, ° který typ směsi se jedná. Můžete také uspořádat, výstavku" J notlivychtypí smäsí s JeJidl stručnou charakteristikou 25 Dalšř otázky a úkoly k procvičování ^ \ 1 Uveďte příklad libovolné směsi, se kterou sc můžete setkat v běžném životě, a porovnejte ji s chemie' čistou látkou (např. chlorid sodný). r . Formulujte stručnou, ale výstižnou definici směsi a uveďte kritérium, podle kterého sc směsi dělí. Uveďte, mezi který typ směsí patří roztoky. Popište, z jakých složek je roztok složen, a vyjmenujte ::<•; příklady alespoň tří roztoku z běžného života. í i Vysvětlete, co jsou tzv. koloidní směsi, a uveďte příklad takové směsi. Jak byste objasnili, že v koloid dochází k rozptylu světla? S': : ' Uveďte příklad libovolné suspenze a emulze a oba typy směsí porovnejte. ^ ' ' Vysvětlete, co jc pěna a proč se řadí mezi směsi různorodé. < Pivní pěna i kouř z kamen jsou směsi. Porovnejte oba typy směsí a uveďte, co mají společného a včem&-... Oddělujeme složky směsí yČebnice strafc- Po probrání učiva teto kapitoly žáci dokážou vyjmenovat základní způsoby dělení směsí, které se v chemii používají. Uvedou též příklady, kde se s těmito technikami, nebo postupy vycházejícími ,' ; z těchto technik, mohou setkat v běžném životě. Vysvětlí, na čem je založena destilace kapalné směsi, *;f a popíšou destilační aparaturu (včetně vysvětlení základních pojmů). Dále budou schopni objasnit ; základní princip filtrace a uvést příklady využití Léto separační techniky v chemii. Vyjmenují příklady materiálů, které se používají jako filtry. Žáci vysvětlí, na jakých principech jsou založeny krystal i zace^ a chromatograŕic, a jejich využití dokumentují na příkladech. Žáci by měli zvládnout samostatně provádět jednoduché separační techniky také prakticky (usazování, filtrace, krystalizacc). Í Hlavním cílem této kapitoly je seznámit žáky (pokud možno též prakticky) s hlavními separační mi technikami využívanými v chemii. Jde o poznatky a dovednosti, které budou žáci používat v dalším í-chemickém vzdělávání (a také v každodenním životě). Právě znalost Lakových technik, jako jc usazo^, > či filtrace, může být pro žáky motivační, neboť jich využívají v běžném životě (např. Čištění bazénů), f .' Nejjednodušší separační technikou je usazování (oddělování dvou vzájemně nemísiLehrých kapalifj nebo pevné látky rozptýlené v kapalině). Žáci se s touto technikou mohou setkat např. při čištění g bazénů - nečistoty sc nechají ve vodě usadit a poté se ze dna vyluxují. Princip této techniky je zalo% na rozdílné hustotě oddělovaných látek. f \- Další velmi důležitou technikou, kterou mohou žáci provádět samostatně, je filtrace. Zdůrazněte ^ správný postup při filtraci - nalévání po tyčince, správné skládání filtračního papíru. Záci by mélif správně užívat termíny filtrát, filtr, filtrační nálevka (využijte obrázků v učebnici). I s filtrací se žágr^J běžně setkávají - vyzvěte je, aby uváděli příklady: např. filtry bazénů, akvárií, překapávaní kávy. Zaměřte se i na přírodní typy filtrace - samočisticí schopnost řek. ■m0 Asi nejznámějŠí separační technikou pro žáky je destilace, Zeptejte sc jich, zda slyšeli termíny £ destilovaná voda či destilát. Destilovanou vodu označují děti jako vodu čistou (bez minerálů), pouf se např. do chladičů automobilů Či žehliček. Pod pojmem destilát si žáci nejspíše představí příkla^ lihovin (zejména tzv. tvrdý alkohol). c ~ ** Seznamte žáky s destilační aparaturou a popište ji - využijte obrázku v učebnici, lepší je však sest|Uv;, vlastní destilační aparaturu. Proveďte i konkrétní destilaci, např. červeného vína, aby žáci viděli 4 rozdíl mezi výchozí kapalinou a destilátem. Poukažte též na příklady využití destilace v běžném f 1 životě. Žáci takč provedou vlastní pozorování. §*,1 Velmi jednoduchou separační technikou jc krystalizace - opět je vhodné, aby si ji žáci vyzkoušeli.^ Krystalizacc probíhá běžnČ i v přírodě - vznik minerálů a hornin z roztavené lávy, krystalizace " minerálů z mořské vody, vznik solných krust a plání. Pro žáky je podle názvu asi nejsložitější metoda chromatograŕle. Nepovažujeme za podstatné podrobně vysvětlovat žákům princip teto techniky - jde spise o to, aby si žáci samostatně zkusili : techniku v jednoduché podobě (děleni barviv na křídě). Můžete žákům uvést, že je to v současné f velmi využívaná separační technika založená na děleni složek směsí podle času průchodu kolony... Vyjmenování základních separačních technik a jejich využívání. Usazování jako nejjednodušší technika oddělování složek směsí. Destilace, destilační aparatura, princip této techniky, využití destilace v chemii a běžném živote. Filtrace, správný postup při filtraci, praktické využití Léto techniky, pískové filtry. Krystalizace a její podstata, příklady krystalizace z běžného života. Příklady vy u žívání chromatogra fie. Destilace červeného vína Jelikož je destilace technika náročná na sestavení aparatury, proveďte pokus jako demonstrační. Na hodinové sklíčko nalijte trochu červeného vína a zkuste ho zapálit - mělo by být vidět, že víno nehoří. pote nalijte asi 200 ml vína do destilační aparatury (viz obrázek v učebnici), seznamte žáky s jejím složením a vydestilujte asi 20 ml ethanolu (frakce při teploLé 78-80 L'C). Destilát opět nalijte na sklíčko a zapalte. Žáci by si měli zaznamenat, že na rozd íl od červeného vína je destilát bezbarvý a hořlavý. Řekněte jim, ze se jedná o cthanol. Destilace v kuchyni Toto pozorování provedou žáci doma. Využijí např. vařící se polévky, těstovin nebo si sami dají vařit osolenou vodu do hrnce s pokličkou. Voda, která kondenzuje na pokličce, je vlastně výsledkem destilace. Ze směsi odchází pouze voda, další složky zůstávají v hrnci. Na rozdíl od vody v hrnci není tato voda slaná. 0 závěrech pozorování s žáky diskutujte následující hodinu. Krystalizace modré skalice . Do větší kádinky připravte nasycený roztok modré skalice při teplotě 80 °C. Roztok chvíli povařte, odstavte na klidné místo a nechte volně chladnout (jedná se o postupnou krystalizaci). V dalších hodinách by žáci měli pozorovat postupný vznik krystalů modré skalice. Krystaly by měly být díky pomalé krystalizaci větší než při rušené. Chmmatografie na křídě •'.Tento pokus mohou žáci provádět samostatně, nejlépe ve čtyřčlenných skupinách. Na bílou křídu (model chromatografické kolony) namalují hnědým fixem asi 2 cm pod okrajem křídy kolem dokola proužek. Do malé kádinky nebo Petriho misky nalijí ethanol do výše asi 1,5 cm a postaví do něj křídu proužkem dolů. i .Proužek nesmí být vethanolu ponořen! Po chvíli dochází ke vzlínání ethanolu a hnědé barvivo fixu se ~. rozděluje na jednotlivé barevné složky, které si žáci zaznamenají. Přesné barevné složení závisí na výrobci, zastoupena bývá oranžová, Červená, zelená a fialová barva. Někdy se touto technikou velice dohře dělí 1 Černá barva fixu, závisí vsak na výrobci. Jc také možné nechat žáky analyzovat celou sadu barevných fixu tak, že každá skupina provádí chromatografii s jinou barvou. ; ; > pro řeky je charakteristická jejich samočisticí schopnost. Na dně řek je usazen písek, který funguje jako filtr. Nečistoty obsažené ve vodě (kaly) se díky pískovému filtru dna odstraňují a zůstávají „uzavřeny" v pískovém filtru. Důkazem toho je zvíření kalu na dně řek např. při vstupu do vody. Vzduchové filtry jsou běžnou součástí spalovacích motorů automobilů. Jejich funkcí jc odstraňovat drobné nečistoty xe vzduchu (zejména prachové částice). Vyčištěný vzduch se míchá s motorovým \ ; palivem a umožňuje jeho spalováni ve válcích motoru. :?■■''.-/ ■ Roztok je stejnorodá směs složená z rozpouštědla a rozpuštěné látky. Ncjčastější jsou kapalné roztoky, kdejako rozpouštědlo slouží kapalina (voda. líh). Teplota varuje teplota, při níž se látka vypařuje v celém svém objemu a jc závislá na okolním tlaku. Jako destiláty sc označují alkoholické nápoje, které obsahují vetší množství alkoholu. Jedná se zejména o tzv. tvrdý alkohol (obsah alkoholu 17-50 %). Název získal tento typ alkoholu podle svého výrobního postupu, při jeho výrobě se využívá právě separační techniky destilace. Alkohol (ethanol) je běžně v laické veřejnosti označován jako líh nebo „špiritus". Toto pojmenování - získal podle latinského spiritus viní (duch vína), které zavedli staří alchymisté. V 1 Teplota varu vody jc při tlaku 101,2 kPa (běžný atmosférický tlak) 100 °C, ethanol vře při 78,29 °C. Při destilaci tedy odchází v podobě destilátu ethanol, voda zůstává jako destilační zbytek. Ifl Pitnou vodu získávají odsolovánim mořské vody přímořské státy s nedostatečnými zásobami sladké $ vody ~ zejména Izrael a další země Středomoří. Mořská voda je také obrovskou zásobárnou soli, f proces odsolování je však energeticky velmi náročný, k ohřevu mořské vody se využívá sluneční -;;§■. energie. j*..tí \r. ;f Surový cukr je vždy znečištěn příměsmi, a proto se přečišťuje krystalizací. Nejdůlcžitejším zdrojem^, cukru jsou cukrová třtina a cukrová řepa, ;j| 1 "' Pomocí separační metody chromatografie se dají dělit i rostlinná barviva, z nichž nejznámější M, a nejdůležitějŠí je chlorofyl. Ten je obsažen v buňce zelených rostlin v organelc zvané chloroplast $ a umožňuje rostlině provádět fotosyntézu (zjednodušeně vznik glukosy a kyslíku z vody a oxidu " uhličitého). .r ,..... fltaů se „evyt^ Pouze v — ^Ä!^^tSÄ K a vyčistit. Vr^i«^^ domaivešlcolepozorovánírůz^ směsí (luxování, vaření vody, filtrace vody, ale ,e'»ozn 1 . a ISou okolnOSti, za kterých , Další otázky a úkoly k procvičování ■ í Vysvětlete, k Čemu v chemii slouží metody dělení složek směsi, a vyjmenujte alespoň tři konkrétní «|í techniky, které se běžnč používají. á|í Objasněte, na jakém principu funguje dělení směsí pomocí destilace, a uveďte, kde se destilace využ|| Popište destilační aparaturu a vysvětlete, co je tzv. destilát. % ' j Vysvětlete, na jakém principu funguje samočisticí schopnost řek. Kde se této techniky využívá f. v chemii? I Objasněte, proč není možné použít filtraci pro oddělování směsí s velmi malými částicemi - -např. koloidních směsí (částice jsou menší než póry filtru). \ '..,! Vyjmenujte, kde se v běžném životě (v přírodě, ve výrobách) využívá Vrystd.\iz^cQ.. Které látky se . ■ touto technikou dají oddělovat? ^ * Uveďte, k čemu slouží v chemií chromatograhe a jaké látky se touto technikou oddělují. Neviditelné částice hmoty ■. učebnice strana18-19 Po probrání učiva této kapitoly žáci charakterizují atom jako základní stavební prvek hmoty a vysvětlí, ze kterých částí je složen. Vyjmenují částice, které tvoří atom, a vzájemně porovnají základní vlastnosti protonu, neutronu a elektronu, včetně jejich lokalizace v atomu. Popíšou, jakým způsobem jsou elektrony uspořádány v elektronovém obalu atomu, a vysvětlí pojmy valenční vrstva a valenční elektrony (tak, aby na obrázku modelu atomu byli schopni valenční vrstvu označit a určit počet valenčních elektronů příslušného atomu). Dále budou žáci schopni zdůvodnit, proč je atom vždy elektroneutrální částice. Definují pojem prvek a u základních prvků dokážou zapsat jejich značku a protonové číslo. Učivo této kapitoly je založeno na teoretických modelech stavby atomu, je velmi náročné na abstraktní myšlení, které nemusí být u všech žáků ještě plně vyvinuto. Snažte se tedy v maximální míře využívat modelů a obrázků v učebnici. Tuto kapitolu považujeme za vstup do učiva zaměřeného na složení látek. Je nutné, aby si žáci osvojili základní pojmy, neboť je budou často využívat v dalších kapitolách, Je třeba si však uvědomit, že tímto tématem žáci chemii začínají, a nemělo by je tedy od dalšího chemického vzdělávání odradit. Pojem atom není žákům neznámý, neboť se s ním setkávají v běžném životě, případně v rámci školního vzdělávání (zejména fyzika). Na úvod se žáků zeptejte, co už o atomu vědí - je to základní jednotka hmoty, dále se dčlí na menší částice, má jádro a obal, je velmi malý atd. Žáci mohou jmenovat i další případy a souvislosti, kdy se s pojmem atom setkali - rozbíjení atomu alchymisty, atomová elektrárna, atomová bomba - první použití ve 2. světové válce v roce 1945 v Hirošimě a Nagasaki je všeobecně známo, Atomium (165miliardkrát zvětšený model atomů železa vázaných vazbou, umístěn je v Bruselu a slouží jako vyhlídkové místo, jsou vněm pořádány výstavy). Prostřednictvím obrázků v učebnici seznamte žáky se strukturou atomu-jádro a obal, základní částice (protony, neutrony, elektrony) a jejich lokalizace. Zaměřte se také na náboj a hmotnost těchto částic, U elektronu zdůrazněte, že je jeho hmotnost tak malá, že se velmi často považuje za zanedbatelnou. Umístění elektronů v tzv. vrstvách či slupkách považujeme za didaktické zjednodušení, které má žákům přiblížit vnitřní stavbu elektronového obalu a podložit některé chemické vlastnosti prvků, které žáci v průběhu studia chemie sami poznají. Planetární model atomu je v odborné chemii překonaný, nepovažujeme však za reálné vyžadovat po žácích znalost modelu kvantověmechanického. Pozor ale na přeceňování Bohrova modelu atomu, aby se u dětí zbytečně neupevňovala mylná pojetí. Jako didaktickou pomůcku pro vysvětlení slupek použijte cibuli. Pokud je to možné, přineste ji do třídy. Dále žákům vysvětlete, že obsazování vrstev se řídí určitými pravidly. Na této úrovni žáků nedoporučujeme však mluvit o výstavbovém principu Či zavádět pojem orbital. Důležitý je termín valenční vrstva - žáci by měli být schopni vymezit valenční elektrony (základ pro , učivo o chemické vazbě). Žákům zdůrazněte, že počet slupek (vrstev) elektronového obalu atomu a počet elektronů v jednotlivých slupkách souvisí i s uspořádáním prvků v PSP. Tím se pro žáky vytvoří návaznost na další téma. Počty elektronů v jednotlivých slupkách považujeme za učivo závazné pouze na VG. ; V učebnici jsou obrázky zachyceny elektrony v 1. a 2. vrstvě - dva a osm elektronů. Na základě stejného počtu protonů a elektronů by měli žáci vyvodit, že atom je vždy částice elektroneutrální (tento pojem vysvětlete). Důležitou charakteristikou prvku je protonové číslo - na jeho základě je prvek vymezen (protonové číslo prvku je vždy stejné). Žáci by měli být schopni pomocí PSP určit protonové číslo jakéhokoli prvku. Také by sami měli dokázat zapsat správně protonové Číslo ke značce prvku (vlevo dolů). V učebnici mají uveden obrázek modelu atomu sodíku - na jeho základě žáci odvodí, že valenční vrstva Sodíku je třetí a je v ní jeden valenční elektron. Značky prvků jsou základem veškerého učiva chemie - jsou to „slovíčka" pro to, aby se žáci v chemii ;: vzájemně domluvili. Je na vašem zvážení, značky kterých prvků budete po žácích vyžadovat. Doporučujeme všechny s-prvky a p-prvky, hlavní prvky bloku d a pouze významné zástupce f-prvků (celkem by jich nemělo být více než 50). Jelikož jsou značky prvků odvozeny od latinských názvů prvků (Na-natrium, Cu -cuprum, H - hydrogenium), je vhodné, aby žáci znali též latinské názvy důležitých prvků. Velké problémy dělají žákům podobné značky prvků. Fosfor (P) si pletou s fluorem (F), hořčík (Mg) s manganem (Mn), bor (B) s bromem (Br), Dbejte na to, aby žáci značky prvku dobře četli - tedy hláskovali a neříkali je jako slabiky. Dbejte ■% .. rovněž na správnou výslovnost názvů prvků (např. fluor, nikoliv [flór].) jL'^lf" Názvy prvků mají různý původ - v učebnici jsou uvedeny různé příklady, které by mohly žáky yaiímajj^gtr Uvedeny jsou názvy prvků odvozené od jejich vlastností (Cl, Br); podle zdroje, odkud byly získávány""" * (Ca, H); podle zemí, kde byly prvky objeveny (Gc, Po) Či podle významných chemiků (No. Es). Původ;? v názvů prvků vsak od žáků při zkoušení nevyžadujte, jde o motivační prvek. Doplňování chybějících.' údajů u prvků v učebnici by měla být společná práce žáků s učitelem. Žáci jako pomůcku využijí abecední seznam prvků v učebnici. Touto Činností si také procvičí všechny podstatně pojmy, které měli v rámci této kapitoly osvojit. -ŕ— ^'.- -----------------------%v itv" Vymezení atomu jako základní stavební jednotky hmoty. |T * Struktura atomu - jádro a obal. Elementární částice atomu (protony, neutrony, elektrony) a jejich |f v^.l charakteristiky. - f:-j Uspořádání elektronů vc vrstvách, valenční vrstva a valenční elektrony atomu. as . ty' Definice pojmu prvek, zapsání protonového Čísla prvku. ,« v". Chemické značky prvků - jejích význam a původ. u, * Znalost chemických značek a latinských názvů základních prvků (jejich konkrétní výčet necháváno/, na zváženi každého vyučujícího chemie). W>' Tato kapitola je věnována stavbě atomu, což je učivo značně teoretické a zavádí sc zde řada nových pojmu^ Jelikož není možné strukturu atomu prakticky dokázat, nejsou v této kapitole navrženy žádné konkrétní'{ ;íf experimenty ani pozorování. Je však vhodné využít názorné modely stavby atomu, kLeré jsou ve škole ^ k dispozici (samozřejmě odpovídající současnému stavu poznání a jeho didaktické transformaci), a obraz*-'* uvedené v učebnici. Využít můžete i myšlenkových Či modelových experimentů (mícháni „kuliček" různé*:. . velikosti, 3D modelace atomu na chemických webech a další). > t{ Atomy jsou Částice tak malé, že není možné rozeznat jc pouhým okem ani běžnými zvětšovacími % zařízeními (lupa, mikroskop). Jejich existence se dokazuje speciálními přístroji (např. zachyceni ** „stopy" atomu na stínítku po jeho vystřelení z urychlovače). r 1 Velikost atomu je skutečně velmi malá, žáci si ji jen obtížně představí. Porovnejte proto veliko; s velikostí bakterie a následně velikost bakterie s velikostí komára - tato konkretizace velikost l a ľ; by mohla dětem pomoci. t./-s.! ; Hmotnost elektronu je přibližné 18 i Okřát nižší než hmotnost protonu Či neutronu. Jelikož se í jedná o velmi malou hmotnost, označuje se jako zanedbatelná. Téměř veškerá hmotnost atomu |e Šrt;§ soustředěna v jádře, které má obrovskou hustotu. £yl >. ;■!■*...;. Každý model atomu je více či méně zjednodušením skutečné stavby atomu, kterou nelze jednotUtc'í % nákresem zachytit. Zde prezentovaný planetární model jc však žákům na dané úrovni myšlení . :? nepochopitelnější. Můžete jim však uvést, že např. na rozdíl od obrázků v učebnici je značná cásr: í atomu vyplněna prázdným prostorem a vrstvy elektronů jsou od jádra relativně velmi vzdálen* \ (využijte přirovnání k fotbalovému hřišti). Upozorněte však žáky na to, žc jednotlivé slupky jsuu, prostorové útvary a vymezují prostor, ve kterém se elektrony pohybují. ' ■ Zejména u nově objevených prvků, u prvků s krátkou životností (radioaktivní prvky) či u prvk % nejsou pro život člověka příliš důležité, neexistuji české názvy a používají se pouze latinské. Pi ~ i prvky PSP mají dokonce latinský název jen podle svého protonového čísla. Příkladem prvků, ktef&j; " nemají česká název, jsou radium, helium, francium, cesium, plutonium, americium a další. Za* ^ ^ sami vyhledají alespoň pět příkladů takových prvků. \ — České názvy prvků začaly vznikat zvláště v době tzv. národního obrození. Na jejich tvorbě se ! podíleli zejména Jan Svatopluk Prcsl (1791-1849) a Karel Slavoj Amerling (1807-1884). České nJJJj.. ! chemických prvků mely posílit vzrůstající vý?,iiam a pozici českého jazyka ve společnosti. Větš.-ň Českých názvů z tohoto období se vsak dnes již nepoužívá (kostík, solík, broník). Jako zajímav -■■ ■ i však můžete uvést, že české názvy prvků měly většinou příponu -ík. Názvy prvků, u ktervch se tal^. koncovka zachovala dodnes (např. vodík, kyslík, dusík), jsou původní názvy Preslovy. : ■ '> L 1 ; Latina je sice mrtvým jazykem, jc však stále univerzálně používaná v řadě oborů (medicína, farmacie botanická a zoologická nomenklatura, právo). Umožňuje, aby se mezi sebou domluvili vědci z různých zemi. Stqnc tomu je i v chemii - latinské názvy prvků a jejich značky jsou ve všech zemích stejné a umožňuji tak snadnou komunikaci mezi vědci z ČR, Německa, Ruska, USA či Číny. Zajímavé je např i to, zc národy používající jiné systémy písma (azbuka, znakové písmo) píšou značky prvků a chemické rovnice latinkou. Učivo n stavbe atomu je značné teoretické a pro žáky náročné. Proto v rámci žákovských aktivit navrhujeme „oddychovejši terna. Záci by si připravili referát, ve kterém by se zabývali staršími názvy chemických prvku z období národního obrození (názvosloví Prešla a Amcrlinga). Pokusili by se vysvětlit, z čeho vznikly ; ceskc názvy prvku, a ostatní spolužáci by mohli hádat, o jaký prvek podle současného názvosloví se jedná a dohledali by k nemu i latinský název (lépe se jim pak zapamatují značky prvků). Starší české názvy prvků jsou pekne zpracovaný na webové stránce: http://canov.jcrgym.cz/objevite/objevite/tabulka_2.html Dbejte však na to, aby si žáci lépe nezapamatovali názvy archaické místo názvů dnešních. Další otázky a úkoly k procvičování : :h Popište základní stavbu atomu jako základní jednotky hmoty. Vysvětlete, proč atom dostal své označení z řeckého slova atomos = nedělitelný. I Vyjmenujte nejmenší Částice, které tvoří atom, a uveďte, kde se v atomu nachází. Porovnejte charakteristiky protonu, neutronu a elektronu. Proč můžeme hmotnost elektronu zanedbat? Popište stavbu elektronového obalu a vysvětlete, co je tzv. valenční vrstva. Schematicky zakreslete stavbu atomu hořčíku, pokud víte, že jeho protonové číslo je dvanáct. Na obrázku označte jeho valenční elektrony. Vysvětlete pojem prvek a vyjmenujte alespoň pět různých prvků včetně jejich latinských názvů. Každý atom musí splňovat to, že je elektroneutrální. Co tento pojem znamená? Na příkladu atomu r- chloru dokažte, že je elektroneutrální. c*. Napište chemickou značku Železa, zlata, stříbra a mědi, vyhledejte jejich protonové číslo a latinský název. Pořádek mezi chemickými prvky učebnice strana Itt-O T''1 probrání učiva této kapitoly žáci dokážou vysvětlit, co je periodická soustava prvků a podle jaké charakteristiky jsou v ní prvky seřazeny. Uvedou znění periodického zákona a budou schopni jeho iU atnost demonstrovat na konkrétních příkladech z PSP. Vyjmenuji vědce, kteří se na tvorbě PSP podíleli a zhodnotí jejich přínos pro rozvoj chemie. Dále žáci dokážou vymezit v PSP skupiny a periody a uvést jejich 'Jinačení, Na základě polohy prvku v PSP budou žáci schopni určit, která vrstva jeho elektronového obaluje valenční a kolik je v ní valenčních elektronů (pouze u prvků ne přechodných). Žáci rozdělí prvky l. PSP na kovy, polokovy a nekovy a jednotlivé skupiny v PSP lokalizují. Žáci zhodnotí význam PSP pro p-rcuavnni v oblasti chemie, budou schopni PSP aktivně používat a vyhledávat v ní prvky. . Kapitola věnovaná periodické soustavě prvků (PSP) logicky navazuje na předchozí kapitolu, ve které se žáci seznámili se stavbou atomu, a tím i vymezením prvků. Prvků je v současné dobč známo velké množství, jejich více než 118, a jc třeba je určitým způsobem uspořádat. K tomu slouží právě PSP, Po celou dobu seznamování se základní charakteristikou PSP by ji žáci měli mit k dispozici, vypracujte . se soustavou nástěnnou. Upozorňujeme, že různé typy tabulek se lisí, což může někdy znesnadňovat •koordinaci žáků při práci s tabulkou. Uspořádání prvků v tabulce má svůj pevně daný systém, řídí se periodickým zákonem, který navrhl D-1. Mendělejev. O platnosti periodického zákona by se žáci raČIi přesvědčit vlastním názorným •pozorováním vlastností a reakcí sodíku, draslíku a uhlíku. Všechny tři prvky by měli v PSP lokalizovat, aby viděli, že podobné prvky jsou umístěné pod sebou.