Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: chemia

Temat: Czy alkiny reagują z wodą?

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): ${\text{H}}_2$, ${\text{Cl}}_2$, $\mathrm{HCl}$, ${\text{H}}_2\text{O}$, trimeryzacji etynu; pisze odpowiednie równania reakcji.

Zakres rozszerzony

XIII. Węglowodory. Uczeń:

6) opisuje właściwości chemiczne alkinów na przykładzie reakcji: spalania, addycji: ${\text{H}}_2$, ${\mathrm{Cl}}_2$i ${\text{Br}}_2$, $\mathrm{HCl}$ i $\mathrm{HBr}$, ${\text{H}}_2\text{O}$, 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:

• analizuje mechanizm reakcji addycji wody do cząsteczek alkinów;

• pisze równania reakcji addycji wody do cząsteczek alkinów terminalnych i nieterminalnych.

Strategie nauczania:

• asocjacyjna.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• dyskusja dydaktyczna;

• analiza materiału źródłowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• 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. Krótkie przypomnienie reguły Markownikowa w postaci pytań do uczniów, np. Jakich węglowodorów dotyczy reguła Markownikowa? Do którego z atomów węgla przyłącza się atom wodoru?

2. Rozpoznanie wiedzy wyjściowej uczniów. Uczniowie starają odpowiedzieć się na pytania: czy alkiny mogą reagować z wodą? Jeśli tak, to jakie związki chemiczne będą powstawały?

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

Faza realizacyjna:

1. Nauczyciel przedstawia na tablicy ogólne równanie reakcji addycji wody do alkinów terminalnych (pomiędzy pierwszym a drugim atomem węgla w cząsteczce) stosując regułę Markownikowa i zatrzymując się na powstaniu enolu. Zwraca również uwagę na niezbędny w reakcji katalizator w postaci kationów rtęci(II) w środowisku kwasowym.

2. Następnie nauczyciel przedstawia ogólne równanie reakcji addycji wody do alkinów nieterminalnych (takich, w których wiązanie potrójne znajduje się w środku cząsteczki), czyli symetrycznych i niesymetrycznych, zatrzymując się na powstaniu enolu. Wskazuje na możliwość utworzenia dwóch produktów addycji wody.

3. Wybrani uczniowie zapisują na tablicy równanie reakcji przyłączania wody do etynu, propynu oraz pent‑2-ynu. Uczniowie nazywają powstałe związki chemiczne.

4. Uczniowie analizują treści w e‑materiale dotyczące pojęcia tautomerii keto‑enolowej. Po wyznaczonym czasie chętny uczeń wyjaśnia to pojęcie wracając do zapisanych wzorów ogólnych i przedstawiając tworzący się keton. Nauczyciel zwraca uwagę na nietrwałość tworzących się początkowo enoli.

5. Uczniowie mają za zadanie dokończyć równania reakcji addycji wody do acetylenu, propynu oraz pent‑2-ynu przegrupowując wiązania i tworząc odpowiednie ketony oraz aldehyd octowy (w przypadku acetylenu). Chętni uczniowie zapisują równania reakcji na tablicy, pozostali uczniowie weryfikują poprawność ich zapisu.

6. Nauczyciel zapisuje na tablicy różne nazwy alkinów oraz ketonów, a uczniowie mają za zadanie wskazać substrat w reakcji otrzymywania danego ketonu lub produkt powstały w reakcji wody do danego alkinu, np.: but‑2-yn, aldehyd octowy, propanon, okt‑2-yn, oktan‑4-on, heptan‑2-on, but‑1-yn, non‑2-yn, pentan‑3-on, propyn.

7. Uczniowie samodzielnie sprawdzają swoją wiedzę wykonując ćwiczenia zawarte w e‑materiale – sprawdź się.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów poprzez zadawanie przykładowych pytań:

• Dlaczego następuje przegrupowanie enolu do aldehydu lub ketonu?

• Dlaczego etyn jest wyjątkiem jeżeli chodzi o addycję wody do alkinów?

• Co jest katalizatorem w reakcji addycji wody do alkinów?

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

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Dziś nauczycilem/łam się...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

1. Uczniowie wykonują pozostałe ćwiczenia w e‑materiale – sprawdź się.

2. Uczniowie analizują animację przedstawiającą reakcję alkinów z wodą na poziomie mikroświata.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Animacja 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:

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

• Dlaczego następuje przegrupowanie enolu do aldehydu lub ketonu?

• Dlaczego etyn jest wyjątkiem jeżeli chodzi o addycję wody do alkinów?

• Co jest katalizatorem w reakcji addycji wody do alkinów?

2. Nauczyciel może jako podsumowanie pkt. 4 w fazie realizacyjnej wyświetlić na tablicy multimedialnej: Definicja: Tautomerią nazywamy zjawisko współistnienia dwóch różnych struktur w stanie „szybkiej równowagi” (tzn. szybko przechodzących w siebie nawzajem). Bardzo ważnym przypadkiem tautomerii jest tautomeria keto‑enolowa. W przypadku prostych aldehydów i ketonów, forma enolowa występuje w znikomej ilości (poniżej 1%), ponieważ jest formą nietrwałą.

3. Odpowiedzi w ramach polecenia w pkt. szóstym fazy realizacyjnej.

4. Nauczyciel drukuje zawartość załącznika i przekazuje go uczniom jako notatkę do bieżącej lekcji: