Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Reakcje halogenopochodnych węglowodorów z amoniakiem

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:

• proponuje produkty reakcji halogenopochodnych węglowodorów z amoniakiem;

• pisze równania reakcji halogenopochodnych węglowodorów z amoniakiem;

• przedstawia mechanizm reakcji halogenopochodnych węglowodorów z amoniakiem.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• wirtualne laboratorium;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• technika termometr.

Formy pracy:

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne:

• 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 pytania: Skąd pochodzi charakterystyczny zapach ryb? Jakie substraty należy użyć w reakcji chemicznej, by otrzymać produkty o zapachu ryb?

2. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają się odpowiedzieć na pytanie: Jaką rolę pełni amoniak w reakcji amonolizy?

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

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel wyjaśnia uczniom, że w reakcjach alkilowania amoniaku powstają sole, z których otrzymuje się aminy w reakcjach z wodnymi roztworami zasad, zgodnie ze schematem:

2. Chętny uczeń zapisuje na tej podstawie równanie reakcji otrzymywania etanoaminy.

3. Nauczyciel zadaje pytanie uczniom: „Zgodnie z jakim mechanizmem zachodzi reakcja halogenopochodnych węglowodorów z amoniakiem?”– reakcja halogenopochodnych węglowodorów z amoniakiem zachodzi zgodnie z mechanizmem substytucji nukleofilowej.

4. Chętna osoba podejmuje próbę wyjaśnienia mechanizmu reakcji substytucji nukleofilowej w reakcji z amoniakiem. Gdyby były trudności, uczniowie mogę skorzystać w międzyczasie z e‑materiału w sekcji „Przeczytaj”. (Amoniak pełni rolę nukleofila, ze względu na występującą parę elektronową na atomie azotu. W pierwszym etapie (1) następuje atak nukleofilowy na atom węgla reszty węglowodorowej obdarzony ładunkiem dodatnim, spowodowanym polaryzacją wiązania węgiel‑halogen. Powstaje wówczas związek przejściowy, w którym następuje osłabienie wiązania węgiel‑halogen i tworzenie nowego wiązania węgiel‑azot. W drugim etapie (2) następuje całkowite utworzenie wiązania węgiel‑azot oraz rozerwanie wiązania węgiel‑halogen, który odchodzi jako anion halogenkowy. W tym czasie powstaje sól amoniowa, która stanowi nowy produkt. Z kolei otrzymywanie czystej aminy, w wyniku działania na powstającą sól amoniową wodnym roztworem wodorotlenku, jest reakcją kwasowo‑zasadową, polegającą na wymianie protonu (3).)

5. Nauczyciel tłumaczy uczniom, że w wyniku reakcji monohalogenopochodnej (np. chlorometanu) z amoniakiem mogą powstać aminy o wyższej rzędowości. Produkt zależy od stosunku molowego substratów.

6. Nauczyciel proponuje pracę indywidualną z wirtualnym laboratorium. Uczniowie zapoznają się z poleceniami, wykonują doświadczenia. Po wyznaczonym czasie, chętne osoby podają na forum odpowiedzi celem zweryfikowania poprawności merytorycznej. Następnie uczniowie wykonują zawarte w medium ćwiczenia.

7. Uczniowie pracują w parach z częścią „Sprawdź się”. Wykonują zadania. Nauczyciel może wyświetlić treść poleceń na tablicy multimedialnej. Po każdym przeczytanym poleceniu daje uczniom określony czas na zastanowienie się, a następnie chętna osoba 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. Ćwiczenia, których uczniowie nie zdążą wykonać podczas lekcji, mogą być zlecone do wykonania w ramach pracy domowej.

Faza podsumowująca:

1. Na zakończenie, nauczyciel stosuje narzędzie do oceny stopnia opanowania wiadomości i umiejętności z zastosowaniem termometru przez uczniów. Uczniowie, na skali temperatury, zaznaczają małymi samoprzylepnymi kolorowymi karteczkami, w jakim stopniu opanowali zagadnienia, wynikające z zamierzonych do osiągnięcia celów lekcji. Jeżeli ze skali będzie wynikał niski poziom temperatury, uczniowie zastanawiają się, w jaki sposób podnieść swój poziom posiadanej wiedzy.

Praca domowa:

Uczniowie mają za zadanie wykonać wszystkie ćwiczenia z serii „Sprawdź się” zawartej w e‑materiale.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Wirtualne laboratorium może zostać wykorzystane podczas przygotowywania się ucznia do sprawdzianu lub do zdobycia wiedzy w razie nieobecności ucznia na lekcji.

Materiały pomocnicze:

1. Nauczyciel przygotowuje narzędzie do oceny stopnia opanowania wiadomości i umiejętności z zastosowaniem termometru przez uczniów oraz małe samoprzylepne kolorowe karteczki dla uczniów. Nauczyciel rysuje na planszy papieru termometr i zaznacza skalę, na której uczniowie karteczkami zaznaczają poziom opanowania wiadomości i umiejętności.

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

• Zgodnie z jakim mechanizmem zachodzi reakcja halogenków alkilowych z – amoniakiem? (substytucja nukleofilowa)

• Co powstaje w pierwszym etapie reakcji chloroetanu z amoniakiem? (chlorek etanoamoniowy)

• Jakie aminy mogą powstać w wyniku reakcji chlorometanu z amoniakiem? ( metanoamina, N-metylometanoamina, N,N-dimetylometanoamina)

• Jak uzyskać etanoaminę z chlorku etanoamoniowego? (dodać wodnego roztworu wodorotlenku)