Temat: Mydło w walce o czystość – mechanizm usuwania brudu

Adresat

Uczniowie liceum ogólnokształcącego i technikum

Podstawa programowa:

Nowa podstawa programowa:

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres podstawowy:

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

10) wyjaśnia na czym polega proces usuwania brudu i bada wpływ twardości wody na powstawanie związków trudno rozpuszczalnych; zaznacza fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach cząsteczek substancji powierzchniowo czynnych.

Liceum ogólnokształcące i technikum – zakres rozszerzony:

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

11) wyjaśnia, na czym polega proces usuwania brudu; bada wpływ twardości wody na powstawanie związków trudno rozpuszczalnych; zaznacza fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach cząsteczek substancji powierzchniowo czynnych.

Stara podstawa programowa:

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres podstawowy:

XVII. Estry i tłuszcze. Uczeń:

10) wyjaśnia na czym polega proces usuwania brudu i bada wpływ twardości wody na powstawanie związków trudno rozpuszczalnych; zaznacza fragmenty hydrofobowe i hydrofilowe we wzorach cząsteczek substancji powierzchniowo czynnych.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń wyjaśnia, na czym polega proces usuwania brudu

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• na podstawie schematu wyjaśnisz mechanizm usuwania brudu;

• wyjaśniać, na czym polega proces usuwania brudu z użyciem mydła;

• jak zbadać wpływ twardości wody na powstawanie związków trudno rozpuszczalnych;

• opisać, w jaki sposób twardość wody wpływa na proces mycia.

Metody/techniki kształcenia

• podające

  • pogadanka.

• aktywizujące

  • dyskusja;

  • śniegowa kula.

• eksponujące

  • film.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

Formy pracy

• praca indywidualna;

• praca w parach;

• praca w grupach;

• praca całego zespołu klasowego.

Środki dydaktyczne

• e‑podręcznik;

• zeszyt i kredki lub pisaki;

• tablica interaktywna, tablety/komputery.

Przebieg lekcji

Faza wstępna

1. Nauczyciel rozdaje uczniom metodniki lub kartki w trzech kolorach: zielonym, żółtym i czerwonym do zastosowania w pracy techniką świateł drogowych. Przedstawia cele lekcji sformułowane w języku ucznia na prezentacji multimedialnej oraz omawia kryteria sukcesu (może przesłać uczniom cele lekcji i kryteria sukcesu pocztą elektroniczną lub zamieścić je np. na Facebooku, dzięki czemu uczniowie będą mogli prowadzić ich portfolio).

2. Prowadzący wspólnie z uczniami ustala – na podstawie wcześniej zaprezentowanych celów lekcji – co będzie jej tematem, po czym zapisuje go na tablicy interaktywnej/tablicy kredowej. Uczniowie przepisują temat do zeszytu.

Faza realizacyjna

1. Prowadzący zajęcia poleca uczniom zapoznanie się z instrukcją eksperymentu zamieszczoną w abstrakcie. Następnie na tablicy multimedialnej wyświetla film podsumowujący eksperyment. Uczniowie omawiają go i próbują określić sposób, w jaki mydło pozwala pozbyć się brudu składającego się z tłuszczu.

2. Nauczyciel dzieli klasę na grupy. Prosi uczniów, by przeanalizowali schemat przedstawiający mechanizm usuwania brudu, w dostępnych źródłach poszukali informacji na ten temat oraz przygotowali się do omówienia go. Po wykonaniu zadania uczniowie prezentują efekty swojej pracy: każda grupa omawia jeden etap procesu usuwania brudu.

3. Prowadzący zajęcia zapisuje na tablicy pytanie: „Co to znaczy, że woda jest twarda?”. Prosi uczniów, by wyjaśnili to pojęcie. Uczniowie pracują metodą kuli śniegowej:
   a) najpierw opracowują zagadnienie w parach;
   b) następnie łączą się w czwórki i porównują swoje opisy, weryfikują je i uzupełniają;
   c) uczniowie łączą się w liczniejsze grupy i uzgadniają wspólne stanowisko, aż powstanie ogólnoklasowy opis zjawiska.
   Nauczyciel weryfikuje pracę uczniów i w razie potrzeby uzupełnia informacje.

4. Następnie nauczyciel wyświetla schemat interaktywny z równaniami reakcji otrzymywania mydła wapniowego i magnezowego jako nierozpuszczalnych w wodzie. Omawia je wraz z uczniami.

5. Nauczyciel wraz z uczniami omawia skalę twardości wody oraz reakcje chemiczne usuwania twardości wody.

6. Nauczyciel inicjuje dyskusję, pytając podopiecznych, dlaczego osiągnięcie pożądanego efektu mycia i prania w twardej wodzie wymaga użycia większej ilości mydła. Zachęca uczniów do wymiany spostrzeżeń.

7. Prowadzący zajęcia prosi uczniów o wykonanie wszystkich zadań interaktywnych – praca indywidualna.

Faza podsumowująca

1. Wskazany przez nauczyciela uczeń podsumowuje lekcję, opowiadając, czego się nauczył i jakie umiejętności ćwiczył.

Praca domowa

1. Odsłuchaj w domu nagrania abstraktu. Zwróć uwagę na wymowę, akcent i intonację. Naucz się prawidłowo wymawiać poznane na lekcji słówka.

2. Wykonaj w domu notatkę z lekcji metodą sketchnotingu.

W tej lekcji zostaną użyte m.in. następujące pojęcia oraz nagrania

Pojęcia

Teksty i nagrania

Soap in the fight for cleanliness - dirt removal mechanism

Adding soap to the water during washing reduces its surface tension. In the presence of soap, water moistens the hydrophobic surfaces better, thus the removal of dirt is easier. Soap supports the removal of dirt, interacting with its particles, which along with soapy foam float on the surface of the water.

It happens that during washing a floccose precipitate forms in the water. It happens when the water used for washing is hard.

Hard water contains significant amounts of calcium and magnesium salts dissolved in it. When cleaning and washing in hard water using soap, insoluble calcium and magnesium salts form as a precipitate. The soap used for washing does not foam, and the formation of foam is a necessary condition for removing dirt. Sample equations of reactions can be written as follows:

There are two types of water hardness - carbonate hardness (temporary) caused by the presence of calcium and magnesium bicarbonates, and permanent hardness, which is caused by other calcium and magnesium salts (chlorides, nitrates, sulphates) dissolved in water.

When water containing calcium and magnesium bicarbonates is boiled, reactions take place, as a result of which calcium carbonate and magnesium carbonate settle on the walls of the vessel (e.g. kettle) in the form of a solid, colloquially called fur. The process of removing temporary hardness, resulting from the presence of calcium ions in water, is described by the equation:

${\mathrm{Ca}}^{2+}+2{\mathrm{HCO}}_3^{-}\to {\mathrm{CaCO}}_{3\downarrow }+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{CO}}_2$

${\mathrm{Mg}}^{2+}+2{\mathrm{HCO}}_3^{-}\to {\mathrm{MgCO}}_{3\downarrow }+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}+{\mathrm{CO}}_2$

Calcium and magnesium ions that cause water hardness are removed. The water softening effect is obtained. Therefore, carbonate hardness is called temporary hardness. Water hardness is most often expressed in German or French degrees.

German degree [°n] is equal to the amount of salts contained in water, which is chemically equivalent to 10 mg CaO.

French degree [°f] is equal to the amount of salts contained in water, which is chemically equivalent to 10 mg CaCOIndeks dolny 3₃.

Manufacturers of washing machines and dishwashers often warn against the action of hard water on these devices and recommend – to protect them from scaling – using water softeners. Information whether the water we have in the tap is hard is also important for aquarium fish farmers and users of water filters. Currently, products for testing the hardness of water at home are available.

• Soaps effectively remove dirt because they are surface‑active substances. Their specific structure - the presence of a hydrophilic head and a hydrophobic tail - reduces the surface tension of water.