Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: W jaki sposób przebiega reakcja eliminacji?

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 mechanizm eliminacji typu E2 oraz E1;

• zestawia ze sobą i porównuje mechanizmy typu E2 i E1;

• pisze równania reakcji eliminacji dla różnych związków chemicznych.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• dyskusja dydaktyczna;

• ćwiczenia uczniowskie;

• mapa pojęć;

• analiza materiału źródłowego;

• animacja;

• termometr;

• technika zdań podsumowujących;

• śnieżna kula.

Formy pracy:

• praca całego zespołu klasowego;

• praca w parach;

• praca indywidualna.

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. Uczniowie dzielą się na grupy czteroosobowe. Grupy dostają od nauczyciela kary pracy. Ich zadaniem jest nazwać narysowane wzory halogenopohodnych i hydroksylowych pochodnych węglowodorów oraz narysować wzory strukturalne do podanych nazw.  Liderzy grup odpowiadają na poszczególne pytania – pozostali uczniowie korygują odpowiedzi.

   Nauczyciel zadaje pytania oraz polecenia:

• Proszę wymienić nazwy czterech halogenopochodnych węglowodorów oraz czterech hydroksylowych pochodnych węglowodorów.
  Na przykład: chloroetan, bromoetan, 2‑chloropropan, 2‑chloro‑2-metylopropan, etanol, propan‑2-ol, glikol etylenowy, cykloehksanol).

• Z jakiego halogenku alkilowego oraz z jakiej hydroksylowej pochodnej węglowodoru można otrzymać eten? A Propen czy but‑1-en? Na przykład: eten – z chloroetanu lub etanolu; propen – z chloropropanu lub 2‑chloropropanu; z propanolu lub propan‑2-olu; but‑1-en – z 1‑chlorobutanu lub butan‑1-olu.

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Stosując technikę śnieżnej kuli, uczniowie starają się odpowiedzieć na pytanie „Na czym polega reakcja eliminacji?”.
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 wzór sumaryczny cząsteczki chloroetanu i zadaje pytanie uczniom: w jaki sposób można otrzymać z niej eten? (Stosując zasadę w środowisku alkoholu.) Uczniowie podają swoje propozycje na forum klasy, po czym następuje ustalenie sposobu otrzymywania. Uczniowie na podstawie równania reakcji tworzą definicję reakcji eliminacji, po czym konfrontują ją z wypowiedzią z fazy wstępnej.

2. Nauczyciel na tablicy multimedialnej wyświetla pierwszą animację zawartą w multimedium e‑materiału, przedstawiającą usuwanie HCl z chloroetanu za użyciem KOH.

3. Po obejrzeniu animacji uczniowie wyciągają wnioski i tworzą mapę pojęć. Z pomocą nauczyciela uczniowie mogą zapisać dodatkowe informacje dotyczące tego rodzaju mechanizmu:

• Reakcja zachodzi jednoetapowo.

• W trakcie reakcji pojawia się stan przejściowy.

• Reakcja rozpoczyna się od ataku nukleofila.

• Nukleofil wiąże się z atomem wodoru znajdującym się przy sąsiadującym z halogenem atomem węgla.

• Reakcja zaszła dla pierwszorzędowego halogenku.

• W reakcji wzięły udział dwie cząsteczki.

• Zachodzi w środowisku silnie stężonych zasad.

• Jest to mechanizm typu E2.

4. Nauczyciel na tablicy multimedialnej wyświetla drugą animację zawartą w multimedium e‑materiału przedstawiającą usuwanie HCl z 2‑chloro‑2-metylopropanu za pomocą KOH.

5. Po obejrzeniu drugiej animacji uczniowie wyciągają wnioski i tworzą mapę pojęć. Z pomocą nauczyciela uczniowie mogą zapisać dodatkowe informacje dotyczące tego rodzaju mechanizmu:

• Reakcja zachodzi dwuetapowo.

• Następuje samorzutna dysocjacja anionu chlorkowego.

• Reakcja jest jednocząsteczkowa.

• W reakcji pojawia się produkt przejściowy – karbokation.

• Zachodzi pod wpływem rozcieńczonych roztworów zasad.

• Jest to mechanizm typu E1.

6. Chętny uczeń lub nauczyciel zapisuje na tablicy równanie reakcji dehydratacji przykładowego alkoholu zachodzącej w środowisku kwaśnym, a następnie wskazuje, że reakcje tego typu zachodzą zgodnie z mechanizmem typu E1, np. dehydratacja etanolu pod wpływem kwasu siarkowego(VI).

7. Uczniowie samodzielnie w zeszytach mają za zadanie zapisać reakcje eliminacji bromowodoru z bromoetanu oraz wody z propan‑2-olu, a następnie przyporządkować je do typu mechanizmu E1/E2. Chętni uczniowie zapisują równania reakcji na tablicy. Nauczyciel przypomina, że reakcje eliminacji zachodzą zgodnie z regułą Zajcewa.
   (Eliminacja bromowodoru z bromoetanu: E2 (ponieważ dla halogenków pierwszorzędowych mechanizm typu E1 nie zachodzi).
   Eliminacja wody z propan‑2-olu: E1 (ponieważ dla alkoholi mechanizm typu E2 nie zachodzi).

8. Nauczyciel dzieli tablicę na dwie części: podobieństwa i różnice mechanizmów typu E2 i E1. Uczniowie na forum podają propozycje, inni uczniowie i nauczyciel weryfikują je pod względem merytorycznym, moderator zapisuje na tablicy.

9. 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. 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 cenkami, 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?

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

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie latwe...

• Dziś nauczyłem/łam się...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – „Sprawdź się”, których nie zdążyli wykonać na lekcji.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Animacja może być wykorzystana przez uczniów podczas przygotowywania się do pracy kontrolnej oraz jako uzupełnienie luk kompetencyjnych przez uczniów nieobecnych na lekcji.

Materiały pomocnicze:

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

• Na czym polega reakcja eliminacji?

• Pod wpływem jakich czynników mogą przebiegać reakcje eliminacji?

• Na czym polega eliminacja jednocząsteczkowa?

• Na czym polega eliminacja dwucząsteczkowa?

• O czym mówi reguła Zajcewa?

2. Nauczyciel przygotowuje arkusz papieru z narysowanym termometrem i skalą oraz cenki.