Temat: Wartościowość pierwiastków chemicznych (cz. 1)

Adresat

Uczeń szkoły podstawowej (klasy 7. i 8.)

Podstawa programowa:

Szkoła podstawowa. Chemia.

II. Wewnętrzna budowa materii. Uczeń:

13) określa na podstawie układu okresowego wartościowość (względem wodoru i maksymalną względem tlenu) dla pierwiastków grup: 1, 2, 13, 14, 15, 16 i 17;

14) rysuje wzór strukturalny cząsteczki związku dwupierwiastkowego (o wiązaniach kowalencyjnych) o znanych wartościowościach pierwiastków.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń definiuje pojęcie wartościowości i odczytuje z układu okresowego pierwiastków maksymalną wartościowość dla pierwiastków chemicznych dla wybranych grup

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• definiować pojęcie wartościowości;

• odczytywać z układu okresowego maksymalne wartościowości pierwiastków chemicznych grup 1., 2. oraz od 13. do 17. układu okresowego w ich związkach z wodorem lub tlenem;

• zapisywać wzory sumaryczne dwupierwiastkowych związków chemicznych na podstawie informacji o wartościowości tworzących ich pierwiastków;

• określać wartościowość jednego pierwiastka chemicznego w związku, gdy znana będzie wartościowość drugiego;

• rozpoznawać tlenek na podstawie jego wzoru sumarycznego;

• zapisywać wzór sumaryczny tlenku, znając jego nazwę;

• rysować wzory strukturalne dwupierwiastkowych związków chemicznych, wiedząc, jaka jest wartościowość pierwiastków, które je tworzą.

Metody/techniki kształcenia

• aktywizujące

  • dyskusja.

• podające

  • pogadanka.

• 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;

• metodnik lub kartki zielone, żółte i czerwone;

• układ okresowy pierwiastków;

• modele kulkowo‑pręcikowe.

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 inicjuje lekcję od przypomnienia uczniom pojęcia wzoru sumarycznego – chętny interpretuje je na wskazanym wzorze związku chemicznego, np. HIndeks dolny 2₂O.

2. Na tablicy multimedialnej zostaje wyświetlony wzór strukturalny wody. Nauczyciel zadaje uczniom pytanie: „O czym informuje wzór strukturalny?” – trwa dyskusja. Następnie, po zebraniu podanych przez uczniów odpowiedzi, prowadzący zajęcia definiuje pojęcie – uczniowie zapisują je w zeszytach.

3. Nauczyciel dzieli uczniów na grupy, rozdaje modele kulkowo‑pręcikowe. Wyświetlając na tablicy multimedialnej ilustrację „Wzory sumaryczne i strukturalne przykładowych substancji”, prosi o zbudowanie wskazanych modeli cząsteczek. Monitoruje przebieg prac i koryguje błędy.

4. Prowadzący zajęcia prezentuje ilustrację „Określanie wartościowości azotu w cząsteczce amoniaku”. Wyjaśnia – na podstawie wzoru strukturalnego – pojęcie wartościowości pierwiastka. Uczniowie zapisują definicję w zeszytach. Następnie, w odniesieniu do pojęcia wartościowości, nauczyciel określa wartościowość azotu.

5. Prowadzący zajęcia wyświetla ilustrację „Określanie wartościowości wodoru w cząsteczce amoniaku”. Zadaje uczniom pytania: „Ile wiązań chemicznych wytwarza jeden atom wodoru? Ilu wartościowy jest wodór?” – uczniowie odpowiadają.

6. Nauczyciel poleca uczniom, by na podstawie modelu kulkowo‑pręcikowego tlenku węgla(IV) określili, ile wiązań chemicznych wytwarza każdy atom tlenu – trwa dyskusja. Następuje podsumowanie, że każdy atom tlenu wytwarza jedno wiązanie podwójne. Prowadzący zajęcia zadaje kolejne pytanie „Ilu wartościowy jest tlen, a ilu wartościowy jest węgiel?” – uczniowie odpowiadają.

7. Prowadzący zajęcia wyświetla ilustrację „Kryształ chlorku sodu”, a następnie wyjaśnia, jak określamy wartościowość pierwiastków chemicznych w związkach jonowych. Prezentując ilustrację „Kryształ chlorku magnezu”, zadaje pytanie: „Ilu wartościowy jest magnez, a ilu wartościowy jest chlor?” – uczniowie udzielają odpowiedzi.

8. Nauczyciel tłumaczy, że pierwiastki mają dowolną wartościowość – podkreśla, że układ okresowy pierwiastków stanowi pewną pomoc w przewidywaniu maksymalnej wartościowości niektórych z nich w związkach z wodorem i tlenem. Dotyczy to grup: 1., 2., 13., 14., 15., 16. i 17. Następnie wyświetla tabele „Maksymalna wartościowość pierwiastków względem wodoru” i „Maksymalna wartościowość pierwiastków względem tlenu”.

9. Prowadzący zajęcia wyświetla prezentację „Wartościowości pierwiastków chemicznych”, prezentującą wszystkie możliwe wartościowości pierwiastków chemicznych zapisane w podstawie programowej: H, C, N, O, Na, Mg, Al, Si, P, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu, Zn, Br, Ag, Sn, I, Ba, Au, Hg, Pb.

10. Pod koniec lekcji nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczenia interaktywnego – praca indywidualna.

Faza podsumowująca

1. Nauczyciel prosi uczniów o rozwinięcie zdań:

   • Dziś nauczyłem się…

   • Zrozumiałem, że…

   • Zaskoczyło mnie…

   • Dowiedziałem się…

   W celu przeprowadzenia podsumowania może posłużyć się tablicą interaktywną w abstrakcie lub polecić uczniom pracę z nią

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

The valence of chemical elements pt 1

On the basis of the combined formula of covalent compounds, the composition of their molecules can be determined: the number and type of atoms of elements. However, we are not able to predict how atoms are connected to each other. This information is provided by a different pattern, called structural formula. It reflects the way atoms are combined in a molecule. In the structural formula, as in the sum formula, we use the symbols of elements to designate the atoms that make up a molecule of a chemical compound. Using dashes, we present bonds between atoms (one dash symbolizes one bond).

For example, a water molecule with the formula sum ${\text{H}}_{\text{2}}\text{O}$ has the following structural formula:

On its basis, we can conclude that in the water molecule, each hydrogen atom is connected to the oxygen atom by a single bond and that hydrogen atoms are not connected with each other. The structural formula does not specify how individual atoms are arranged in space.

Is it possible to describe ionic compounds using structural formulas?

Due to the lack of the possibility to distinguish isolated structures (molecules) of ionic compounds in ionic crystals, we do not describe them using structural formulas.

The number of bonds that an atom of a given chemical element creates, merging with other atoms, is called valence. When describing it, we use Roman numerals.

The valence of the elements forming the covalent compound can be easily determined on the basis of the structural formula of the compound.

How do we determine the valence of chemical elements in ionic compounds?

In the case of ionic compounds, the valence of an element is equal to the number of charges of its ion which occurs in the crystal of a compound. When determining the valence of ions, we omit positive and negative signs.

There are elements whose valence in most of the chemical compounds they create is constant. For example, sodium or hydrogen always have a valence equal to one (I). There are also elements, which depending on the type of compound may have different valences. For example, a carbon in a compound of the formula $\text{CO}$ it takes the value of two (II) and in carbon dioxide ${\text{CO}}_{\text{2}}$its valence is four (IV).

The periodic table can provide some help in predicting the maximum valence of certain elements in compounds with hydrogen or oxygen.

Table 1. The maximum valence of elements relative to hydrogen

Table 2. The maximum valence of elements relative to oxygen

On the basis of the data contained in the tables, it can be concluded that the elements belonging to the groups: 1., 2., 13. and 14. have the same highest valences in the compounds with both oxygen and hydrogen. On the other hand, the numbers defining the valence of elements from other groups in relation to oxygen and hydrogen are different.
In all compounds, the elements belonging to group 1 have a valence equal to one (I), while the elements from group 2 show a valence of two (II).

• Valence is a feature of all the forming elements and compounds is the number of bonds that forms the atom of an element linking with other atoms. It is described using Roman numerals.

• The valence of an element in covalent compounds is equal to the number of bonds that make up its atoms with other atoms.

• The valence of the element in the ionic compounds is equal to the charge of its ions, omitting the negative and positive signs.