Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Czy alkiny mogą reagować z metalami alkalicznymi?

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:

4) opisuje właściwości chemiczne alkinów na przykładzie reakcji: spalania, addycji (przyłączenia): ${\text{H}}_2$, ${\text{Cl}}_2$, $\text{HCl}$, ${\text{H}}_2\text{O}$, trimeryzacji etynu; pisze odpowiednie równania reakcji.

Zakres rozszerzony

XIII. Węglowodory. Uczeń:

6) opisuje właściwości chemiczne alkinów na przykładzie reakcji: spalania, addycji: ${\text{H}}_2$, ${\text{Cl}}_2$ i ${\text{Br}}_2$, $\text{HCl}$ i $\text{HBr}$, ${\text{H}}_2\text{O}$, trimeryzacji etynu; 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 i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne

Uczeń:

• pisze równania reakcji alkinów terminalnych z sodem;

• wykazuje słabo kwasowy charakter alkinów terminalnych;

• analizuje równania redukcji alkinów za pomocą metali alkalicznych w ciekłym amoniaku (poziom rozszerzony).

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• dyskusja dydaktyczna;

• ćwiczenia uczniowskie;

• analiza materiału źródłowego;

• mapa myśli;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• komputery z głośnikami, słuchawkami i dostępem do Internetu;

• tablica multimedialna/tablica i kreda/pisak;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑materiale;

• rzutnik multimedialny.

Przebieg zajęć

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel wykorzystuje informacje zawarte we wprowadzeniu do e‑materiału.

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają odpowiedzieć się na pytania: Czy alkiny reagują z metalami alkalicznymi? Jeśli tak, to jakie warunki muszą być spełnione? Jakie produkty możemy otrzymać w tej reakcji?

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

Faza realizacyjna:

1. Uczniowie analizują treści w e‑materiale dotyczące reakcji sodu z acetylenem. Nauczyciel wyświetla na tablicy multimedialnej ogólne, uproszczone równanie reakcji alkinów terminalnych z  sodem, a chętny uczeń wyjaśnia przebieg procesu, klasyfikując alkiny terminalne do kwasów bądź zasad wg teorii Bronsteda‑Lowry'ego Ewentualne niezrozumiałe kwestie wyjaśnia nauczyciel.

• uproszczone równanie reakcji etynu z sodem:

2. Nauczyciel tłumaczy proces jonizacji atomu w zależności od tego czy atom danego pierwiastka jest elektrododatni czy elektroujemny. Na tej podstawie uczniowie mają za zadanie wskazać typ wiązania jakie tworzy się pomiędzy atomem węgla a atomem sodu (wiązanie jonowe). Uczniowie podczas dyskusji wskazują również na grupę związków chemicznych, do której należy acetylenek (związki typu soli).

3. Nauczyciel wskazuje na słabo kwasowy charakter alkinów terminalnych, dzięki możliwości odłączenia atomu wodoru. Nauczyciel zadaje pytanie uczniom: W jaki sposób wykazać, że acetylen jest słabszym kwasem od wody? Uczniowie mają chwilę na zastanowienie się w parach, a następnie chętny uczeń udziela odpowiedzi na forum klasy, natomiast pozostali uczniowie weryfikują poprawność merytoryczną wypowiedzi. Prowadzący może wyświetlić na tablicy multimedialnej równanie reakcji acetylenku sodu z wodą, które jest zawarte w poniższym załączniku:

• uproszczone równanie reakcji acetylenku sodu z wodą:

Woda jako mocniejszy kwas wypiera słabszy (acetylen) z acetylenku sodu.

4. Uczniowie mają za zadanie zapisać uproszczone równania reakcji innych (dowolnych) alkinów terminalnych z sodem (np. propyn, but‑1-yn lub inne), w obecności amoniaku, w podwyższonej temperaturze.

• uproszczone równania reakcji propynu i but‑1-ynu z sodem:

5. Nauczyciel wskazuje na możliwość wykorzystania metali alkalicznych (sodu lub litu) w reakcjach redukcji alkinów do alkenów, zapisując ogólny schemat reakcji i wskazując na konfigurację powstającego alkenu (izomer E) i obecność ciekłego amoniaku jako rozpuszczalnika.

• ogólne równanie reakcji alkinu z sodem w ciekłym amoniaku:

6. Nauczyciel wyjaśnia również skąd biorą się atomy wodoru w powstającym alkenie i zapisuje równanie reakcji na wzorach ogólnych. Nauczyciel tłumaczy czym są powstające amidki (nieorganiczne sole o budowie jonowej).

• uproszczone równanie reakcji alkinu z sodem w ciekłym amoniaku:

7. Uczniowie mają za zadanie zapisać równania reakcji but‑2-ynu z sodem rozpuszczonym w amoniaku oraz pent‑2-ynu z litem rozpuszczonym w amoniaku.

• uproszczone równania reakcji but‑2-ynu z sodem i pent‑1-ynu z litem w ciekłym amoniaku:

8. Nauczyciel wyjaśnia uczniom, że alkiny wewnętrzne, mimo braku atomu wodoru połączonego z atomem węgla, związanym wiązaniem potrójnym, również ulegają reakcjom z metalami alkalicznymi. Reakcje te wymagają jednak innych warunków, a ich produkty różnią się od tych, które powstają w reakcji alkinów terminalnych z metalami alkalicznymi w  obecności amoniaku i w podwyższonej temperaturze. Uczniowie analizują w  parach mechanizm opisanej przemiany wykorzystując symulację zawartą w  e‑materiale. Następnie wykonują polecenie do symulacji i rozpisują mechanizm zadanej w nim reakcji. Jeden z uczniów rozpisuje mechanizm na tablicy i omawia na głos jego przebieg. Pozostali uczniowie wraz z nauczycielem weryfikują poprawność odpowiedzi.

9. Uczniowie sprawdzają swoją wiedzę i umiejętności wykonując kolejno ćwiczenia w e‑materiale w zakładce „sprawdź się” od 3 do 8 (można zadania wyświetlić na tablicy multimedialnej). Po wyznaczonym czasie na każde zadanie, chętny uczeń podchodzi do tablicy i zapisuje rozwiązanie, pozostali uczniowie weryfikują poprawność rozwiązania (można również wyświetlić odpowiedź na tablicy multimedialnej).

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel zadaje krótkie pytania podsumowujące, tworząc na tablicy mapę myśli (reakcje alkinów z metalami alkalicznymi):

• Jakie są warunki reakcji alkinów z metalami alkalicznymi? (obecność amoniaku; w przypadku alkinów terminalnych - podwyższona temperatura, w  przypadku alkinów wewnętrznych - niska temperatura (amoniak w ciekłym stanie skupienia))

• Jakie związki są produktami reakcji alkinów terminalnych z sodem, w  podwyższonej temperaturze, w obecności amoniaku? (acetylenki mononosu)

• O jakich właściwościach alkinów terminalnych świadczy omawiana reakcja z sodem? (o właściwościach kwasowych)

• Jakie związki są produktami reakcji alkinów wewnętrznych z sodem w obecności ciekłego amoniaku? (alkeny o konfiguracji E)

  Dodatkowo dla zaawansowanych:

• Do czego redukują się alkiny w reakcji z sodem lub litem w ciekłym amoniaku? (do alkenów)

• Do jakiej grupy związków chemicznych należą powstające związki nieorganiczne? (do amidków/do soli)

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

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co bylo dla mnie łatwe...

• Dzieś nauczyłam/łem się...

• Co sprawiało mi trudności...

Praca domowa:

1. Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się” oraz ćwiczenia dołączone do symulacji interaktywnej.

2. Nauczyciel może zaproponować ponowne przeanalizowanie symulacji w celu utrwalenia zdobytych w czasie lekcji wiadomości, z uwzględnieniem reakcji alkinów z metalami alkalicznymi w podwyższonej temperaturze.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Symulacja interaktywna może być wykorzystana przez uczniów jako utrwalenie wiadomości i umiejętności przed pracą kontrolną lub przez uczniów nieobecnych na lekcji jako uzupełnienie luk kompetencyjnych.

Materiały pomocnicze:

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

• Jakie alkiny ulegają reakcji z sodem?

• Jakiego typu związki powstają w wyniku tej reakcji?

• Czy reakcje alkinów z sodem wymagają specjalnych warunków?

• Do czego redukują się alkiny w reakcji z sodem lub litem w ciekłym amoniaku?

• Do jakiej grupy związków chemicznych należą powstające związki nieorganiczne?