Dla nauczyciela
Scenariusz zajęć
Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak
Przedmiot: Chemia
Temat: Jak powstaje aspiryna?
Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego - kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym.
Podstawa programowa:
Wymagania ogólne
Poziom podstawowy i rozszerzony
II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń:
1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych;
2) wskazuje na związek właściwości różnorodnych substancji z ich zastosowaniami i ich wpływem na środowisko naturalne.
Wymagania szczegółowe
Poziom rozszerzony
XVI. Kwasy karboksylowe. Uczeń:
11) opisuje budowę hydroksykwasów; wyjaśnia możliwość tworzenia estrów międzycząsteczkowych (laktydy, poliestry) i wewnątrzcząsteczkowych (laktony) przez niektóre hydroksykwasy; pisze odpowiednie równania reakcji; opisuje występowanie i zastosowania hydroksykwasów (np. kwasu mlekowego i salicylowego).
Kształtowane kompetencje kluczowe:
kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;
kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;
kompetencje cyfrowe;
kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.
Cele operacyjne
Uczeń:
analizuje budowę aspiryny;
pisze równanie reakcji powstawania aspiryny;
omawia mechanizm substytucji nukleofilowej w grupie acylowej.
Strategia nauczania:
asocjacyjna.
problemowa.
Metody i techniki nauczania:
burza mózgów;
dyskusja dydaktyczna;
analiza materiału źródlowego;
ćwiczenia uczniowskie;
eksperyment – pokaz uczniowski;
technika zdań podsumowujących.
Formy pracy:
praca zbiorowa;
praca w parach;
praca indywidualna.
Środki dydaktyczne:
komputer z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu/smartfony, tablety;
tablica interaktywna/tablica i kreda;
modele kulkowo‑pręcikowe;
zasoby multimedialne zawarte w e‑podręczniku;
rzutnik multimedialny;
aplikacja Mentimeter.
Faza wstępna:
Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje pytanie: co to jest aspiryna? Jaki jest jej skład chemiczny? Czy da się ją otrzymać w klasie chemicznej?
Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół terminu „aspiryna”. Nauczyciel może wykorzystać aplikację Mentimeter z wykorzystaniem tabletów/smartfonów.
Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.
Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, jakie zostaną użyte w czasie lekcji.
Faza realizacyjna:
Modelowanie. Nauczyciel rozdaje uczniom modele kulkowo‑pręcikowe. Uczniowie w parach budują modele chemiczne cząsteczki aspiryny na podstawie wzoru strukturalnego zawartego w e‑materiale. Nauczyciel kontroluje poprawność wykonania zadania przez uczniów.
Uczniowie, z pomocą nauczyciela, omawiają budowę cząsteczki, z uwzględnieniem hybrydyzacji atomów węgla. Następnie uczniowie zastanawiają się na jakie „ataki” (elektrofilowy, nukleofilowy) podatna jest cząsteczka aspiryny.
Eksperyment – pokaz uczniowski: „Otrzymywanie aspiryny (kwasu acetylosalicylowego)”. Nauczyciel wybiera dwóch uczniów do roli asystenta, którzy będą przeprowadzali doświadczenie wg instrukcji (patrz materiały pomocnicze) i pod jego nadzorem. Uczniowie otrzymują odpowiedni sprzęt i szkło laboratoryjne oraz odczynniki chemiczne. Prowadzący zajęcia rozdaje wszystkim uczniom karty pracy. Uczniowie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, obserwują zmiany, wyciągają wnioski, zapisują wszystko w kartach pracy. Po minionym czasie chętny uczeń prezentuje efekty na forum klasy. Nauczyciel weryfikuje pod względem merytorycznym wypowiedzi uczniów.
Chętny uczeń zapisuje na tablicy równanie reakcji syntezy kwasu acetylosalicylowego z kwasu salicylowego i bezwodnika octowego przy użyciu kwasu siarkowego(VI) jako katalizatora. Na podstawie substratów uczniowie zastanawiają się, jaki jest mechanizm reakcji syntezy aspiryny.
Uczniowie analizują multimedium zawarte w e‑podręczniku w postaci grafiki interaktywnej i wraz z nauczycielem omawiają każdy etap mechanizmu nukleofilowego.
Uczniowie wykonują samodzielnie polecenia zawarte w multimedium.
Faza podsumowująca:
Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów zadając przykładowe pytania: co to jest aspiryna? Jakie właściwości ma aspiryna? W jaki sposób można otrzymać aspirynę? Do jakiej grupy związków chemicznych zaliczamy aspirynę? Czy aspiryna ulega hydrolizie?
Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie również zamieszczają w swoim portfolio:
Przypomniałem/łam sobie, że...
Co było dla mnie łatwe...
Czego się nauczyłem/łam...
Co sprawiało mi trudność...
Praca domowa:
Uczniowie wykonują ćwiczenia zawarte w e‑materiale – sprawdź się.
Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:
Grafika interaktywna może być wykorzystana przez uczniów nieobecnych na lekcji do nadrobienia zaległych treści i lepszego zrozumienia materiału oraz przez każdego ucznia przygotowując się do zajęć czy do sprawdzianu.
Materiały pomocnicze:
Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):
Co to jest aspiryna?
Jakie właściwości ma aspiryna?
W jaki sposób można otrzymać aspirynę?
Do jakiej grupy związków chemicznych zaliczamy aspirynę?
Czy aspiryna ulega hydrolizie?
Doświadczenie „Otrzymywanie aspiryny (kwasu acetylosalicylowego)”.
Sprzęt i szkło laboratoryjne: kolba stożkowa 50 ml, łaźnia wodna, termometr, bagietka, zlewka 150 ml, 2 szt., zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem (kolba ssawkowa, kołnierzyk gumowy, lejek Buchnera), kolba okrągłodenna 100 ml.
Odczynniki chemiczne: kwas salicylowy: 5,5 g (= 0,04 mol), bezwodnik octowy: 7,6 ml (8,2 g; 0,08 mol), kwas siarkowy(VI) stężony: 5 kropli, etanol: 16 ml.
Instrukcja wykonania:
W kolbie stożkowej pojemności 50 ml umieszcza się 5,5 g kwasu salicylowego, 7,6 ml bezwodnika octowego (1) i dodaje 5 kropli stężonego kwasu siarkowego, mieszając zawartość kolby ruchem wirowym.
Mieszaninę ogrzewa się na łaźni wodnej w temperaturze 50 – 60Indeks górny ooC przez 15 minut, mieszając bagietką, po czym pozostawia się ją do ostygnięcia, mieszając co pewien czas.
Następnie wylewa się całość do 80 ml wody (2), starannie miesza (*) i sączy powstały osad pod zmniejszonym ciśnieniem.
Osad rozpuszcza się w około 16 ml etanolu, wylewa do 40 ml gorącej wody (3) i pozostawia do powolnej krystalizacji (4).
Produkt (**) sączy się pod zmniejszonym ciśnieniem, po czym suszy na powietrzu.
Wydajność reakcji około 6 g (85 %); kwas acetylosalicylowy ulega rozkładowi w czasie ogrzewania i nie można go scharakteryzować przez ściśle określoną temperaturę topnienia. Temperatura rozkładu aspiryny waha się w zakresie 128 – 140Indeks górny ooC.
Obserwacje:
(*) Wytrąca się biały osad.
(**) Kwas acetylosalicylowy krystalizuje w postaci białych, lśniących igieł.
Uwagi dotyczące przeprowadzenia doświadczenia:
Bezwodnik octowy ma własności żrące, podobnie jak kwas octowy, toteż należy pracować w rękawiczkach ochronnych.
Wylanie do wody ma za zadanie rozłożenie nadmiaru bezwodnika octowego do kwasu octowego, który jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie; do wody można wrzucić bryłkę lodu, bo rozkładanie się bezwodnika octowego do kwasu octowego zachodzi z wydzieleniem ciepła.
Celem usunięcia resztek bezwodnika octowego i ew. nieprzereagowanego kwasu salicylowego.
Jeśli produkt wydziela się natychmiast, mieszaninę należy ponownie ogrzać do uzyskania klarownego roztworu.
Karta pracy ucznia: