Temat: Ekstrakcja i chromatografia jako metody rozdzielania mieszanin jednorodnych

Adresat

Uczeń szkoły podstawowej (klasy 7. i 8.)

Podstawa programowa:

Szkoła podstawowa. Chemia.

I. Substancje i ich właściwości. Uczeń:

6) sporządza mieszaniny i dobiera metodę rozdzielania składników mieszanin (np. sączenie, destylacja, rozdzielanie cieczy w rozdzielaczu); wskazuje te różnice między właściwościami fizycznymi składników mieszaniny, które umożliwiają jej rozdzielenie.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń omawia, planuje i przeprowadza ekstrakcję i chromatografię z zachowaniem zasad BHP.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• jakie są metody rozdzielania jednorodnych i niejednorodnych mieszanin;

• jakie techniki laboratoryjne służą do rozdzielania mieszanin;

• zaplanować wybrane metody rozdzielania mieszanin na komponenty i samemu wykonać odpowiednie czynności;

• opisać możliwości zastosowania metod rozdzielania mieszanin w domu i w przemyśle;

• używać podstawowych terminów dotyczących mieszanin i sposobu ich rozdzielania.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• programowane

  • z użyciem komputera;

  • z użyciem e‑podręcznika.

• praktyczne

  • ćwiczeń przedmiotowych.

• eksponujące

  • pokaz.

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.

3. BHP – przed przystąpieniem do eksperymentów uczniowie zapoznają się z kartami charakterystyk substancji, które będą używane na lekcji. Nauczyciel wskazuje na konieczność zachowania ostrożności w pracy z nimi.

Faza realizacyjna

1. Nauczyciel przygotowuje uczniów do przeprowadzenia eksperymentu 1 – „Ekstrakcja”, wyświetlając film z abstraktu na tablicy multimedialnej. Dzieli uczniów na grupy (lub ustala pary), rozdaje instrukcje do eksperymentu i prosi o zapoznanie się z nimi. Kiedy uczniowie czytają materiały, nauczyciel rozdaje im karty pracy (wzór poniżej), w których będą zapisywali swoje spostrzeżenia i wnioski. Następnie prowadzący zajęcia prosi uczniów o sformułowanie problemu badawczego – jeżeli pytanie badawcze zostanie ustalone, uczniowie zapisują je w karcie pracy i przystępują do wykonania eksperymentu. Obserwują jego przebieg. Po zakończeniu działań nauczyciel pyta uczniów o spostrzeżenia i wnioski, a następnie poleca zapisać je w formularzu w abstrakcie.

2. Po zakończonej pierwszej pracy badawczej nauczyciel prosi uczniów, aby bazując na własnej pracy, zdefiniowali pojęcie ekstrakcji. Zadaje pytanie, jaki rodzaj mieszaniny uczniowie otrzymali w przeprowadzonym eksperymencie. Następnie poleca im pracę z e‑podręcznikiem i zebranie wiadomości o zastosowaniach ekstrakcji.

3. Nauczyciel wprowadza uczniów w zagadnienie chromatografii. Wyświetla (z abstraktu) film „Rozdział chromatograficzny barwników fotosyntetycznych liści rukoli”, a następnie wyjaśnia, na czym polega ten proces. Nawiązując do ekstraktu otrzymanego w eksperymencie 1, omawia eksperyment 2, w którym ekstrakt ten zostanie wykorzystany.

4. Nauczyciel ustala, które grupy/pary będą wykonywały eksperyment 2 – „Rozdział chromatograficzny barwników fotosyntetycznych liści sałaty (lub rukoli, innych roślin)”, a które eksperyment 3 – „Rozdział chromatograficzny barwników w tuszu markerów” (opis w komentarzu metodycznym). Rozdaje uczniom odpowiednie instrukcje przeprowadzenia prac badawczych i prosi o zapoznanie się z nimi. Po chwili poleca sformułowanie problemu badawczego, zapisanie go w karcie pracy i przystąpienie do wykonywania eksperymentów. Uczniowie uważnie śledzą przebieg badania – nauczyciel pyta ich o obserwacje. Po wspólnym ustaleniu spostrzeżeń uczniowie notują je w karcie pracy. Formułują i zapisują również wniosek płynący z obserwacji.

5. Pod koniec lekcji nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczenia interaktywnego z abstraktu.

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.

Komentarz metodyczny:

Eksperyment 1 i 2

Spis potrzebnych materiałów/pomocy dydaktycznych

Materiały: liście sałaty zielonej i czerwonej, małe kawałki porcelany, wata, drewniane patyczki (wykałaczka i patyczek do szaszłyków)

Sprzęt i szkło laboratoryjne: palnik spirytusowy/gazowy, probówki, statywy do probówek, pipety/wkraplacze do odczynników, łapa do probówek, chłodnica zwrotna, nasadka SSC do odprowadzania gazów, pipety Pasteura z podziałką z uciętym fragmentem zbiorniczka (kolumna chromatograficzna), pipeta Pasteura kapilarna, łyżeczka mała plastikowa

Odczynniki: etanol (spirytus), ekstrakt z liści sałaty eksperymentu, skrobia ziemniaczana

1. Eksperyment problemowo‑odkrywający

„Ekstrakcja barwników fotosyntetycznych liści sałaty (lub rukoli, innych roślin)”

Wykonanie doświadczenia

Do probówki umieszczonej w statywie wlewamy ok. 2 cmIndeks górny 3³ etanolu i wrzucamy kawałek porcelany, po czym dodajemy rozdrobniony liść sałaty (lub inny), który powinien całkowicie być zanurzony w cieczy. Probówkę zamykamy nasadką SSC z osadzoną chłodnicą zwrotną. Zawartość probówki ogrzewamy, doprowadzając do wrzenia przez kilka minut, po czym odstawiamy do statywu. Obserwujemy.

2. Eksperyment problemowo‑odkrywający

„Rozdział chromatograficzny barwników fotosyntetycznych liści sałaty (lub rukoli, innych roślin)”

Wykonanie doświadczenia

Do „kolumny chromatograficznej” (pipeta Pasteura z podziałką z uciętym fragmentem zbiorniczka) wrzucamy małą kulkę waty i ugniatamy patyczkiem do szaszłyków. Następnie wsypujemy skrobię ziemniaczaną do miejsca, gdzie znajduje się ostatnia kreska podziałki, po czym wkładamy kulkę waty i ugniatamy patyczkiem. Od góry wlewamy niewielką ilość ekstraktu z liści uzyskanego w pierwszym eksperymencie i do połowy zbiorniczka dolewamy etanolu. Całość umieszczamy w pustej probówce i obserwujemy, co się stanie.

3. Eksperyment problemowo‑odkrywający

„Rozdział chromatograficzny barwników w tuszu markerów”

Spis potrzebnych materiałów/pomocy dydaktycznych

Materiały: markery/mazaki

Sprzęt i szkło laboratoryjne: zlewka/słoik, bibuła filtracyjna

Odczynniki: ocet lub aceton

Wykonanie doświadczenia

W odległości ok 1,5 cm od jednego końca bibuły malujemy mazakami kropki (jedna od drugiej w odległości ok. 2 cm). Do zlewki wlewamy na wysokość 1 cm ocet i wkładamy kropkami do dołu bibułę. Ustawiamy na dnie zlewki. Obserwujemy, co zachodzi.

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

Pojęcia

Teksty i nagrania

Extraction and chromatography as a methods of separating and identifying mixtures

Extraction consists in washing desired components out of a solid or liquid mixture using a solvent, and the subsequent evaporation of the solvent. An example of the extraction process, in the solid – liquid arrangement, is the process of brewing tea or coffee.
Coffee brewing in an espresso machine is a type of extraction in which a solvent (hot water – liquid) is added to a solid (ground coffee beans) in order to dissolve one or more components.
The flavors contained in coffee diffuse from the beans into water (the extractant).
*The extraction time when preparing espresso should be approximately 25 seconds. During this time, the cup should be filled with approx. 25–30 ml of the infusion created after the passage of water through 7 g (1 portion) of ground coffee.
Hot water increases the dissolution rate of the components to be extracted. In the espresso machine, a filtration stage takes place after the extraction stage.

Chromatography is used to purify and identify substances. This method of analysis of mixtures is used in biological research, pharmaceuticals manufacturing and many other fields. The name chromatography comes from the Greek chromos meaning „colour”. The first application of this method allowed to separate natural vegetable dyes, e.g. green – chlorophyll, yellow – xanthophil, orange – carotene.

• Mixtures can be separated using various techniques.

• Separation methods depend on the type of mixture and they use the properties of its components.

• Methods for separating homogeneous mixtures include chromatography.

• In order to separate certain mixtures, several techniques must be used. When separating the mixture of rock‑salt and chalk, we should (in turn): dissolve the mixture in water (rock‑salt dissolves), filter it (the chalk will remain on the filter), evaporate the filtrate (rock‑salt remains).