Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Reakcje halogenopochodnych węglowodorów z KOH w środowisku etanolu

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

Podstawa programowa:

Poziom podstawowy i rozszerzony

Wymagania ogólne

I. Pozyskiwanie, przetwarzanie i tworzenie informacji. Uczeń:

1) pozyskuje i przetwarza informacje z różnorodnych źródeł z wykorzystaniem technologii informacyjno‑komunikacyjnych.

II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń:

1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych;

4) wskazuje na związek między właściwościami substancji a ich budową chemiczną.

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 równania reakcji dowolnych halogenopochodnych węglowodorów z KOH z środowisku etanolu;

• omawia mechanizm eliminacji HX z halogenopochodnych węglowodorów;

• proponuje główne produkty reakcji halogenopochodnych węglowodorów z KOH w środowisku etanolu i przedstawia odpowiednie równania reakcji chemicznych.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• dyskusja dydaktyczna;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• technika zdań podsumowujących;

• gra dydaktyczna.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• modele kulkowo‑pręcikowe;

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu;

• tablica interaktywna/tablica i kreda, pisak;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• rzutnik multimedialny.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: Dlaczego reakcje otrzymywania alkenów z halogenopochodnych z mocnymi zasadami muszą przebiegać w środowisku alkoholowym?

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół istoty reakcji dehydrohalogenacji.

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

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel zapisuje na tablicy (bądź wyświetla na tablicy multimedialnej) następujące równanie reakcji:

2. Uczniowie  dobierają pozostałe reagenty. Nauczyciel zwraca uwagę na niezbędny do zajścia reakcji katalizator. Nauczyciel może zadawać pytania pomocnicze:

• Użycie jakiego substratu spowoduje, że z cząsteczki chloroetanu można usunąć jednocześnie atom fluorowca oraz wodór?

• Skoro kation potasu związany jest z anionem chlorkowym, to z jakim wcześniej anionem musiał być związany, skoro występuje jeszcze jeden produkt uboczny?

Nauczyciel wyświetla poprawnie zapisane równanie reakcji:

3. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: Jakiego typu jest to reakcja? [Jest to reakcji eliminacji, gdyż z cząsteczki chloroetanu zostały odczepione: atom wodoru oraz atom chloru.] Reakcję tą nazywa się dehydrohalogenacją, gdyż zostaje usunięty halogenowodór (HX).

4. Nauczyciel wyświetla na tablicy multimedialnej mechanizm reakcji eliminacji. W pierwszym etapie następuje atak mocnej zasady (OH-) na atom wodoru związany z atomem węgla sąsiadującym z atomem węgla, z którym związany jest chlor. W tym czasie wiązanie C‑H pęka i tworzy się wiązanie podwójne pomiędzy atomami węgla. Proton wodoru łączy się z anionem wodorotlenkowym dając cząsteczkę wody. Jednocześnie pęka wiązanie C‑Cl, para elektronowa zostaje przeniesiona na atom chloru, który odchodzi jako anion chlorkowy.

5. Następnie nauczyciel rysuje na tablicy wzór strukturalny 2‑chlorobutanu.

6. Podczas burzy mózgów uczniowie mają za zadanie zastanowić się, który z atomów wodoru zostanie związany przez anion wodorotlenkowy? Atomy wodoru zaznaczone tym samym kolorem są równocenne.

7. Wybrany uczeń rysuje na tablicy dwie możliwości produktów.

8. Nauczyciel wprowadza objaśnia regułę Zajcewa. Reguła Zajcewa mówi o tym, że łatwiej zachodzi eliminacja atomu wodoru od tego atomu węgla, który związany jest z większą ilością grup alkilowych. Produktami głównymi są więc bardziej rozgałęzione izomery. Wynika to z trwałości alkenów, która rośnie wraz ze wzrostem rozgałęzienia łańcucha węglowodorowego.

9. Uczniowie wybierają, który produkt jest trwalszy – but‑1-en czy but‑2-en. But‑2-en jest związkiem trwalszym, więc jest to główny produkt reakcji eliminacji HCl z 2‑chlorobutanu.

10. Uczniowie mają za zadanie napisać równanie reakcji eliminacji HBr z 2‑bromo‑2-metylobutanu za pomocą KOH w środowisku etanolu. Wybrany uczeń przedstawia zapisane równanie reakcji na tablicy.

11. Uczniowie pracują w parach z częścią „Sprawdź się”. Uczniowie wykonują zadania. Nauczyciel może wyświetlić treść poleceń na tablicy multimedialnej. Po każdym przeczytanym poleceniu nauczyciel daje uczniom określony czas na zastanowienie się, a następnie chętny uczeń z danej pary udziela odpowiedzi/prezentuje rozwiązanie na tablicy. Pozostali uczniowie ustosunkowują się do niej, proponując ewentualnie swoje pomysły. Nauczyciel w razie potrzeby koryguje odpowiedzi, dopowiada istotne informacje, udziela uczniom informacji zwrotnej.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie na planszy z narysowaną baterią i zaznaczonymi poziomami jej naładowania, np. co 5‑10% zaznaczają cenkami w jakim stopniu opanowali zagadnienia wynikające z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji. W przypadku, gdy bateria nie jest naładowana w 100%, zastanawiają się w jaki sposób podnieść swój poziom posiadanej wiedzy?

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie zamieszczają w swoim portfolio:

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Dziś nauczyłam/łem się...

• Co sprawiało mi trudności...

Praca domowa:

1. Uczniowie mają za zadanie zagrać w grę edukacyjną zawartą w e‑materiale. 2. Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Gra dydaktyczna może zostać wykorzystana podczas przygotowywania się ucznia do sprawdzianu lub do zdobycia wiedzy w razie nieobecności ucznia na lekcji.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):

• Co jest katalizatorem w reakcji halogenopochodnych węglowodorów z KOH? (Etanol)

• Jakiego typu jest reakcja halogenopochodnych węglowodorów z KOH w środowisku alkoholowym? (Eliminacji)

• O jakiej regule należy pamiętać przy reakcjach eliminacji? (reguła Zajcewa)

• Jakiego typu związki są produktami organicznymi reakcji halogenopochodnych węglowodorów z KOH w środowisku alkoholowym? (Alkeny)