Autor: Gabriela Iwińska

Temat: Ćwiczenia w konstruowaniu modeli cząsteczek bazując na metodzie VSEPR

Grupa docelowa:

Szkoła ponadpodstawowa, liceum ogólnokształcące, technikum, zakres rozszerzony

Podstawa programowa:

Zakres rozszerzony

III. Wiązania chemiczne. Oddziaływania międzycząsteczkowe. Uczeń:

4) rozpoznaje typ hybrydyzacji (sp, sp2, sp3) orbitali walencyjnych atomu centralnego w cząsteczkach związków nieorganicznych i organicznych; przewiduje budowę przestrzenną drobin metodą VSEPR; określa kształt drobin (struktura diagonalna, trygonalna, tetraedryczna, piramidalna, V‑kształtna).

Kształtowane kompetencje kluczowe:

• kompetencje cyfrowe;

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się;

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii.

Cele operacyjne

Uczeń:

• ocenia, kiedy cząsteczka posiada zerowy moment dipolowy;

• konstruuje modele cząsteczek, wykorzystując metodę VSEPR;

• określa kształt drobin (struktura diagonalna, trygonalna, tetraedryczna, piramidalna, V‑kształtna).

Strategie nauczania:

• strategia asocjacyjna;

• strategia problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• analiza materiału źródłowego oraz ćwiczenia uczniowskie;

• dyskusja;

• technika zdań podsumowujących;

• eksperyment chemiczny;

• burza mózgów;

• grafika interaktywna;

• modelowanie.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• 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;

• modele kulkowo‑pręcikowe.

Przebieg lekcji

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje uczniom pytania, zaciekawiając tematem. Przykładowe pytania: Jaką budowę/jaki kształt mają cząsteczki wody i tlenku węgla(IV)? Dlaczego kształty ${\text{H}}_2\text{O}$ i ${\text{CO}}_2$ są różne, mimo że obie cząsteczki składają się z jednego atomu centralnego i dwóch dołączonych do niego? A jaką budowę/jaki kształt mają cząsteczki ${\text{SO}}_3$, ${\text{NH}}_3$, ${\text{ClF}}_3$? Dlaczego kąty pomiędzy wiązaniami w cząsteczce amoniaku są inne niż w cząsteczce metanu czy wody mimo, że we wszystkich tych wypadkach atom centralny ma hybrydyzację spIndeks górny 3³?

2. Uczniowie poszukują odpowiedzi – podsumowanie i wniosek – model odpychania pary elektronowych (VSEPR) można wykorzystać do przewidywania kształtów wielu cząsteczek i jonów wieloatomowych.

3. Wskazanie przez nauczyciela tematu „Ćwiczenia w konstruowaniu modeli cząsteczek bazujac na metodzie VSEPR” i celów zajęć.

4. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie na forum klasy wymieniają się posiadanymi informacjami na temat, jak poprawnie powinno się skonstruować modele cząsteczek, bazując na metodzie VSEPR.

Faza realizacyjna:

1. Eksperyment chemiczny: modelowanie – „Budowanie modeli w oparciu o metodę VSEPR”. Nauczyciel poprzez losowanie dzieli uczniów na grupy oraz rozdaje uczniom modele kulkowo‑pręcikowe. Na rzutniku wyświetla podane w e‑materiale, w części „Przeczytaj”, równanie reakcji. Zadaniem uczniów jest zbudowanie modeli cząsteczek, korzystając z metody VSEPR. Uczniowie muszą dowieźć w swoich wynikach, czy hipoteza „Kwasem Lewisa jest tą cząsteczką, która nie posiada wolnych par elektronowych” jest poprawna czy nie. Następnie na forum całej klasy następuje weryfikacja pod względem merytorycznym. W tym celu nauczyciel wyświetla schematy dwóch modeli, zawartych w e‑podręczniku. Uczniowie porównują podane modele ze swoimi. W razie konieczności nauczyciel wyjaśnia niezrozumiałe kwestie.

2. Gra dydaktyczna. Uczniowie w parach pracują z wykorzystaniem medium bazowego. Uczniowie wykorzystują informacje pozyskane wcześniej na lekcji oraz mogą korzystać z e‑materiału. Zadaniem uczniów jest zbudowanie modeli, zapisanie notatki w zeszycie: rysunek z uwzględnieniem pary elektronowej, rzeczywisty kształt cząsteczki, obliczenie dotyczące par elektronowych. Nauczyciel monitoruje przebieg pracy uczniów.

Faza podsumowująca:

1. Uczniowie odpowiadają na pytania postawione na początku lekcji. Te osoby, które bezbłędnie odpowiedzą – dostaną plusa z aktywności.

2. Podsumowanie – uczniowie, wykorzystując technikę świateł, podsumowują, czy osiągneli kryteria sukcesu.

Praca domowa:

1. Nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczeń zawartych w e‑materiale – zestaw ćwiczeń, które nie zostały rozwiązane podczas zajęć.

Materiały pomocnicze:

• zestaw do budowania modeli cząsteczek (alternatywnie: plastelina różnokolorowa, druciki);

• kartki;

• kolorowe pisaki.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

• Medium „Gra edukacyjna” może być wykorzystane jako pomoc podczas przygotowywania się do lekcji o temacie: „Ćwiczenia w konstruowaniu modeli cząsteczek bazując na metodzie VSEPR” oraz do sprawdzianu.