Scenariusz zajęć

Autor: Wioleta Kopek‑Putała, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Mechanizm reakcji estryfikacji

Grupa docelowa: uczniowie III etapu edukacyjnego, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego – kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym

Podstawa programowa:

Zakres podstawowy

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

3) projektuje i przeprowadza reakcje estryfikacji; pisze równania reakcji alkoholi z kwasami karboksylowymi; wskazuje funkcję stężonego ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$.

Zakres rozszerzony

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

3) projektuje i przeprowadza reakcje estryfikacji; pisze równania reakcji alkoholi z kwasami nieorganicznymi i karboksylowymi; wskazuje na funkcję stężonego ${\text{H}}_2{\text{SO}}_4$;

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:

• omawia mechanizm reakcji estryfikacji;

• pisze równanie reakcji chemicznej zachodzącej pomiędzy wybranym alkoholem i kwasem karboksylowym;

• określa, jakie związki chemiczne powinny wziąć udział w reakcji estryfikacji, aby otrzymać określony ester;

• projektuje doświadczenie, obrazujące przebieg reakcji estryfikacji.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• animacje;

• film edukacyjny;

• eksperyment chemiczny;

• róża wiatrów.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• tablica interaktywna/tablica, pisak/kreda.

• rzutnik multimedialny.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel stawia na stole laboratoryjnym zestaw odczynników (np. kwas karboksylowy, alkohol, kwas siarkowy(VI)). Następnie zadaje pytanie: „Czy wiecie, jaki związek chemiczny można otrzymać z tych odczynników?”.

2. Następnie wyświetla uczniom fragment filmu pokazujący produkcję perfum (np. “Pachnidło”) jako inspirację do dyskusji na temat „chemii zapachów”.

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują na kartkach i gromadzą w portfolio.

4. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie odpowiadają na zadane pytania: jak zbudowany jest kwas karboksylowy i alkohol? Co to jest grupa funkcyjna?

5. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcjach.

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel poleca uczniom dobrać się w pary, a następnie powstałe pary dzieli na trzy grupy (grup roboczych może być więcej). Zadaniem każdej będzie zaprojektowanie otrzymywania estru. Grupy, przed przystąpieniem do zadania, mogą zapoznać się z fragmentem teoretycznym e‑materiału zamieszczonym w skecji „Przeczytaj” lub skorzystać z materiałów dostępnych w internecie. Nauczyciel weryfikuje propozycję każdej grupy.

2. Nauczyciel rozdaje uczniom grupy II i III karty pracy. Uczniowie uzupełniają je zgodnie z przydzielonym zadaniem. Zadania dla poszczególnych grup:

• grupy I ogląda animację „Mechanizm reakcji estryfikacji” – uczniowie na podstawie animacji mają przygotować zapisy co najmniej trzy przykłady równań reakcji estryfikacji;

• grupy II oglądają film, pokazujący doświadczenie otrzymywania estru (patrz materiały pomocnicze);

• grupy III przeprowadzają w laboratorium doświadczenie otrzymywania estru (patrz materiały pomocnicze).

Po wyznaczonym czasie, liderzy grup prezentują efekty pracy na forum klasy.

3. Uczniowie w grupach dyskutują na temat swojego projektu otrzymywania estru i estru z części praktycznej, zastanawiając się, jaki jest mechanizm tej reakcji.

4. Uczniowie wspólnie z nauczycielem omawiają mechanizm procesu estryfikacji. Następuje powrót do fazy wstępnej – porównanie wypowiedzi na temat budowy kwasów karboksylowych i alkoholi. Uczniowie z grupy I na wzorach strukturalnych zapisują przykłady równań reakcji na tablicy, wyjaśniając mechanizm reakcji. Pozostali wraz z nauczycielem weryfikują poprawność zapisów. Uczniowie zapisują również przykłady równań reakcji estryfikacji z kwasami nieorganicznymi.

5. Uczniowie sprawdzają swoją wiedzę, wykonując ćwiczenia, zawarte w e‑materiale w sekcji „Sprawdź się”.

Faza podsumowująca:

1. Róża wiatrów (patrz materiały pomocnicze). Nauczyciel poprzez zastosowanie tego narzędzia może dokonać ewaluacji zajęć, umieszczając nazwy elementu podlegającego ocenie, np. atmosfera zajęć, przydatność materiałów, stopień zaangażowania uczniów, zainteresowanie tematem, stopień opanowania zagadnienia wynikający z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji, stopień trudności materiału, atrakcyjność lekcji i etc. Przygotowaną „różę” nauczyciel rozdaje uczniom i prosi o zaznaczenie na każdej osi punktu odpowiadającego ocenie. Następnie punkty na sąsiednich osiach uczniowie łączą ze sobą i w ten sposób każdy z uczniów otrzymuje swoją „różę”, którą wręcza prowadzącemu. Nauczyciel może odnieść się do tego ogólnie w ramach podsumowanie, po wcześniej analizie.

Praca domowa:

Uczniowie wykonują zawarte w e‑materiale w sekcji „Sprawdź się” pozostałe ćwiczenia, których nie zdążyli wykonać na lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Medium można zastosować podczas zajęć z nazewnictwa estrów lub podczas powtórzenia wiadomości na temat estrów.

Materiały pomocnicze:

1. Nauczyciel przygotowuje do ewaluacji lekcji różę wiatrów. Róża wiatrów jest jedną z graficznych metod pozwalających ocenić jednocześnie wiele elementów zajęć. W przypadku ewaluacji zajęć, na osiach w miejsce kierunku umieść się nazwę elementu podlegającego ocenie (atmosfera zajęć, przydatność materiałów, stopień zaangażowania uczniów, zainteresowanie tematem, stopień opanowania zagadnienia wynikający z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji, stopień trudności materiału, atrakcyjność lekcji). Liczba osi jest dowolna i może być rozbudowywana w zależności od potrzeb. Linię osi podziel na odcinki i przypisz im odpowiednie wartości – od 1 do 10 lub skalę ocen 1‑6. Tak przygotowaną „różę” rozdaj uczestnikom i poproś o zaznaczenie na każdej osi punktu odpowiadającego ocenie. Następnie punkty na sąsiednich osiach uczniowie łączą ze sobą i w ten sposób każdy z uczniów otrzymuje swoją „różę”, którą wręcza prowadzącemu.

Grupa II – film „Pachnidło” dostępny na https://www.cda.pl/video/1823597b3 (dostęp 8.09.2020 r.)

Grupa III – Doświadczenie chemiczne: „Otrzymywanie estru – octanu etylu”.

Szkło i sprzęt laboratoryjny: palnik, zapałki/zapalniczka, probówki, statyw do probówek, zlewki, trójnóg, siatka metalowa, probówki.

Odczynniki chemiczne: woda, kwas siarkowy(VI), etanol, kwas octowy.

Instrukcja wykonania:

• Przygotuj łaźnię wodną.

• Umieść w probówce ok. 2 cmIndeks górny 3³ roztworu kwasu octowego, a następnie dodaj tyle samo etanolu.

• Do mieszaniny dodaj kilka kropel kwasu siarkowego(VI).

• Probówkę umieść w łaźni wodnej.

• Obserwuj zmiany, sprawdź zapach ulatniający się z probówki.

3. Karty charakterystyk substancji chemicznych.

4. Karta pracy ucznia: