Scenariusz zajęć

Autor: Agata Jarszak‑Tyl, Krzysztof Błaszczak

Temat: Czy alkany reagują z chlorowcami?- substytucja rodnikowa.

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

XIII. Węglowodory. Uczeń:

2) opisuje właściwości chemiczne alkanów na przykładzie reakcji: spalania, substytucji (podstawiania) atomu (lub atomów) wodoru przez atom (lub atomy) chloru przy udziale światła; pisze odpowiednie równania reakcji.

Zakres rozszerzony

XIII. Węglowodory. Uczeń:

3) opisuje właściwości chemiczne alkanów na przykładzie reakcji: spalania, substytucji atomu (lub atomów) wodoru przez atom (lub atomy) chloru albo bromu przy udziale światła; pisze odpowiednie równania reakcji.

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, samokontrola podczas nauki.

Cele operacyjne

Uczeń:

• omawia mechanizm substytucji rodnikowej i zapisuje równania reakcji alkanów z chlorowcami według tego mechanizmu;

• podaje produkty powstałe w reakcji substytucji rodnikowej i rysuje ich wzory strukturalne oraz nazwy systematyczne;

• przeprowadza doświadczenie chemiczne, w którym sprawdza wpływ warunków zewnętrznych na przebieg reakcji alkanów z chlorowcami.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna;

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• pogadanka;

• dyskusja dydaktyczna;

• doświadczenie chemiczne;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca zbiorowa;

• praca w grupach;

• praca w parach;

• praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• rzutnik multimedialny;

• tablica interaktywna/tablica i kreda, pisak;

• podręcznik.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wyświetla okładkę e‑materiału, na której widoczna jest grupa omdlałych osób. Nauczyciel podaje ciekawostkę, że do narkozy osób na zdjęciu wykorzystano chloroform, czyli związek pochodzenia organicznego. Nauczyciel zadaje uczniom pytania: Czy reakcja alkanów z chlorowcami umożliwia otrzymanie chloroformu? Czy wiesz na czym polega reakcja substytucji rodnikowej?

2. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Pogadanka na temat reaktywności alkanów; reakcji jakim ulegają alkany.

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

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

Faza realizacyjna:

1. Doświadczenie chemiczne. Nauczyciel dzieli losowo uczniów na grupy. Uczniowie wykonują polecenie nr 1 w zakładce „Przeczytaj” z e‑materiału. Zadaniem uczniów jest przeprowadzenie doświadczenia, podczas którego sprawdzą przebieg reakcji heksanu z chlorem w różnych warunkach. Nauczyciel rozdaje uczniom szkło i sprzęt laboratoryjny oraz odczynniki chemiczne. Uczniowie zapisują obserwacje i wnioski na tabletach w dzienniku odpowiedzi. Efektem doświadczenia ma być uświadomienie uczniom, że substytucja rodnikowa wymaga zainicjowania reakcji przy pomocy światła.

2. Powrót do części „Przeczytaj” i praca w parach. Uczniowie w parach analizują mechanizm substytucji wolnorodnikowej. Na podstawie opisu mechanizmu zapisują w zeszytach nazwy kolejnych etapów reakcji i ich charakterystyczne cechy. Poznają definicję karborodnika i analizują jego trwałość w zależności od rzędowości. Następnie chętni uczniowie na forum klasy prezentują mechanizm substytucji, a pozostali uczniowie weryfikują poprawność merytoryczną wypowiedzi uczniów.

3. Nauczyciel odsyła uczniów do medium „symulacja interaktywna” zawartego w e‑materiale. Uczniowie poprzez symulację ćwiczą zapis równań reakcji substytucji rodnikowej oraz utrwalają mechanizm tej reakcji.

4. Na zakończenie lekcji uczniowie pracują w parach z częścią „Sprawdź się”. Uczniowie wykonują zadania od najprostszych do najtrudniejszych. Wybrana osoba czyta po kolei polecenia. Po każdym przeczytanym poleceniu nauczyciel daje uczniom określony czas na zastanowienie się, a następnie ochotnik z danej pary udziela odpowiedzi. Reszta uczniów ustosunkowuje się do niej, proponując swoje pomysły. Nauczyciel w razie potrzeby koryguje odpowiedzi, dopowiada istotne informacje, udziela uczniom informacji zwrotnej.

5. Nauczyciel zadaje pracę domową. Rozdaje uczniom kolorowe kartki i prosi aby przygotowali się do kartkówki z tematu „Substytucja rodnikowa”. W tym celu uczniowie mają za zadanie sformułować dwa pytania na kartkówkę i zapisać je na kolorowych kartkach. Ich treść powinna się różnić od ćwiczeń z omawianego tematu. Nauczyciel zapowiada uczniom, że na kolejnych zajęciach zbierze kartki i wylosuje spośród nich jedną z zadaniami na kartkówkę.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów, zadając przykładowe pytania: Czym jest substytucja? Czy wszystkie cząsteczki halogenów reagują z alkanami? Jakie etapy wyróżniamy w reakcji halogenowania? Dlaczego reakcja halogenowania nazywana jest reakcją łańcuchową i fotochemiczną?

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

• Dziś nauczyłem/łam się...

• Zrozumiałem/łam, że...

• Zaskoczyło mnie...

• Dowiedziałem/łam się...

• Łatwe było dla mnie...

• Trudność sprawiało mi...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Nauczyciel może wykorzystać medium w sekcji „Symulacja” do pracy przed lekcją. Uczniowie zapoznają się z jego treścią i przygotowują do pracy na zajęciach w ten sposób, żeby móc samodzielnie rozwiązać zadania w temacie i wykonać doświadczenie.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach): Czym jest substytucja? Czy wszystkie cząsteczki halogenów reagują z alkanami? Jakie etapy wyróżniamy w reakcji halogenowania? Dlaczego reakcja halogenowania nazywana jest reakcją łańcuchową, fotochemiczną, a zarazem niskotemperaturową?

2. Podręczniki do dyspozycji na lekcji:

• K. Dudek‑Różycki , M. Płotek, T. Wichur, Kompendium terminologii oraz nazewnictwa związków organicznych. Poradnik dla nauczycieli i uczniów, Wydawnictwo Szkolne OMEGA, Kraków 2020.

• K. Dudek‑Różycki , M. Płotek, T. Wichur, Węglowodory. Repetytorium i zadania, Wydawnictwo Szkolne OMEGA, Kraków 2020.

• K. H. Lautenschläger, W. Schröter, A. Wanninger,Nowoczesne kompendium chemii, tłum. A. Dworak, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2014.

• R. T. Morrison, R. N. Boyd, Chemia organiczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010, t. 1.

2. Doświadczenie chemiczne: „Rekcja chloru z heksanem w różnych warunkach”.

Sprzęt laboratoryjny: pipeta, wkraplacz, kolba ssawkowa, płuczka, statyw – dwie sztuki, łapa – dwie sztuki, uniwersalne papierki wskaźnikowe, łyżka do spalań, wężyk do gazów, rurka szklana odprowadzająca gaz z probówki, probówka z korkiem – cztery sztuki.

Odczynniki: stężony kwas solny – 50 cmIndeks górny 3³, stały manganian(VII) potasu – 20 g, 5% roztwór tiosiarczanu(VI) sodu – 10 cmIndeks górny 3³, wstążka magnezowa, heksan - 10 cmIndeks górny 3³.

3. Karty charakterystyk substancji.