Temat: Zaprawa gipsowa i zastosowanie skał gipsowych

Adresat

Uczniowie liceum ogólnokształcącego i technikum

Podstawa programowa

Nowa podstawa programowa:

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres podstawowy:

XI. Zastosowania wybranych związków nieorganicznych. Uczeń:

5) pisze wzory hydratów i soli bezwodnych (CaSOIndeks dolny 4₄, (CaSOIndeks dolny 4₄)Indeks dolny 2₂·HIndeks dolny 2₂O i CaSOIndeks dolny 4₄·2HIndeks dolny 2₂O); podaje ich nazwy mineralogiczne; opisuje różnice we właściwościach hydratów i substancji bezwodnych; przewiduje zachowanie się hydratów podczas ogrzewania i weryfikuje swoje przewidywania doświadczalnie; wymienia zastosowania skał gipsowych; wyjaśnia proces twardnienia zaprawy gipsowej; pisze odpowiednie równanie reakcji.

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres rozszerzony:

XI. Zastosowania wybranych związków nieorganicznych. Uczeń:

5) pisze wzory hydratów i soli bezwodnych (CaSOIndeks dolny 4₄, (CaSOIndeks dolny 4₄)Indeks dolny 2₂·HIndeks dolny 2₂O i CaSOIndeks dolny 4₄·2HIndeks dolny 2₂O); podaje ich nazwy mineralogiczne; opisuje różnice we właściwościach hydratów i substancji bezwodnych; przewiduje zachowanie się hydratów podczas ogrzewania i weryfikuje swoje przewidywania doświadczalnie; wymienia zastosowania skał gipsowych; wyjaśnia proces twardnienia zaprawy gipsowej; pisze odpowiednie równanie reakcji.

Stara podstawa programowa:

Liceum ogólnokształcące i technikum. Chemia – zakres podstawowy:

XI. Zastosowania wybranych związków nieorganicznych. Uczeń:

1) pisze wzory hydratów i soli bezwodnych (CaSOIndeks dolny 4₄, (CaSOIndeks dolny 4₄)2·HIndeks dolny 2₂O i CaSOIndeks dolny 4₄·2HIndeks dolny 2₂O); podaje ich nazwy mineralogiczne; opisuje różnice we właściwościach hydratów i substancji bezwodnych; przewiduje zachowanie się hydratów podczas ogrzewania i weryfikuje swoje przewidywania doświadczalnie; wymienia zastosowania skał gipsowych; wyjaśnia proces twardnienia zaprawy gipsowej; pisze odpowiednie równanie reakcji.

Ogólny cel kształcenia

Uczniowie opisują proces twardnienia zaprawy gipsowej oraz omawiają zastosowanie skał gipsowych.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w języku ojczystym;

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się;

• kompetencje matematyczne i podstawowe kompetencje naukowo‑techniczne.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• opisywać proces twardnienia zaprawy gipsowej oraz zapisywać odpowiednie równanie reakcji;

• omawiać zastosowanie skał gipsowych;

• uzasadniać, dlaczego gips palony jest stosowany w medycynie.

Metody/techniki kształcenia

• podające

  • pogadanka.

• aktywizujące

  • dyskusja.

• 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.

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 odwołuje uczestników zajęć do abstraktu i prosi o zapoznanie się z instrukcją eksperymentu (Doświadczenie 1: „Przygotowanie zaprawy gipsowej i badanie szybkości jej twardnienia”). Dzieli uczniów na grupy i rozdaje odpowiedni sprzęt, szkło oraz odczynniki do wykonywania eksperymentu. Uczniowie – z pomocą nauczyciela – formułują pytanie badawcze oraz hipotezę i zapisują je w formularzu w abstrakcie. Następnie wykonują czynności według instrukcji. Zapisują spostrzeżenia w formularzu. Nauczyciel zadaje pytania w odniesieniu do zanotowanych spostrzeżeń. Inicjuje tym dyskusję, z której wnioski uczniowie notują w formularzu.

2. Nauczyciel prosi chętnego ucznia o zapisanie na tablicy równania reakcji, jaka miała miejsce podczas eksperymentu (jeśli brak chętnych, wyświetla równanie na tablicy interaktywnej), a następnie tłumaczy jej mechanizm.

3. Nauczyciel pyta podopiecznych: „W jaki sposób można odróżnić skałę gipsową od skały wapiennej?”. Uczniowie zapisują odpowiedź w abstrakcie. Ochotnicy odczytują je, nauczyciel koryguje ewentualne błędy.

4. Uczniowie zapoznają się z treścią fragmentu pt. „Zastosowanie skał gipsowych” oraz analizują ilustrację interaktywną. Następnie uczestnicy zajęć, pracując w parach, wzajemnie odpytują się ze znajomości fragmentu i odpowiadają na pytanie, dlaczego do unieruchamiania kończyn wykorzystuje się gips palony, a nie wapno palone. Odpowiedź zapisują w formularzu zamieszczonym w abstrakcie.

5. Uczniowie czytają fragment pt. „Kras gipsowy”. Następnie, nadal pracując w parach, szukają informacji na temat Jaskini Skorocickiej w okolicach Buska‑Zdroju oraz Jaskini Kryształowej w Naica, zwanej też Kaplicą Sykstyńską Kryształów. Odpowiedają na pytanie: „Dlaczego najdoskonalszym twórcą, jeśli chodzi o eksponaty otrzymywane z gipsu, okazała się natura?”. Odpowiedź zapisują w formularzu zamieszczonym w abstrakcie.

6. Ochotnicy odczytują odpowiedzi zanotowane w formularzach. Nauczyciel uzupełnia je lub prostuje. Prosi podopiecznych o wykonanie ćwiczenia interaktywnego, a następnie omawia z nimi poprawne rozwiązanie.

Faza podsumowująca

1. Uczniowie utrwalają zdobyte informacje, omawiając je ze swoimi najbliższymi sąsiadami (metoda „powiedz sąsiadowi”).

2. 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

Komentarz metodyczny:

Prezentacja dla nauczyciela „Przygotowanie kwasu fosforowego” – eksperyment z weryfikacją problemu

Lista wymaganych materiałów / pomocy dydaktycznych

Sprzęt laboratoryjny i szkło: palnik gazowy, zlewka, kolba stożkowa, zapałki / zapalniczka, łyżka laboratoryjna, folia aluminiowa, wkraplacz

Odczynniki: woda, czerwony fosfor, oranż metylowy

Wykonywanie eksperymentu

1. Wlać ok. 5 cm3 wody do kolby, dodaj 2‑3 krople pomarańczy metylowej.

2. Umieść niewielką ilość czerwonego fosforu na łyżce laboratoryjnej i umieść ją w płomieniu palnika gazowego, aż fosfor się zapali, a następnie przenieś łyżkę do kolby z wodą i utrzymuj ją nad wodą, aż fosfor spali się, zakryj ujście kolby folią aluminiową, aby gaz nie uciekł.

3. Po spaleniu fosforu wyjąć łyżkę z kolby, mieszać zawartość kolby, aż gaz zniknie.

4. Obserwuj zmiany.

Praca domowa

1. Wyobraź sobie, że masz okazję przeprowadzić wywiad z naukowcem - specjalistą w dziedzinie, której dotyczyła dzisiejsza lekcja. Jakie pytania chciałbyś mu zadać? Zapisz je.

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

Pojęcia

Teksty i nagrania

Plaster mortar and application of gypsum rock

Due to the time of hardening of the mixture of calcined gypsum and water, there are several types of gypsum mortars that have different composition, which is why they are widely used in construction industry.

The building mortar hardens the quickest, after about 10 minutes of mixing it with water. Filler needs approx. 30 minutes. On the other hand, plaster mortar needs long‑time of water binding (including plaster), and hardening depends on the thickness of the layer and can take one to several hours.

Applications of gypsum are very diverse, especially in construction, where it is used to the formation of gypsum mortar, prefabricates, self‑levelling floors, for the production of cement and plasterboards, so‑called gypsum boards, sheets consisting of gypsum protected by cardboard. Gypsum is an ecological material, friendly to humans. Easily absorbs excess dampness from the atmosphere, and when the air in the room is dry, it gives off excessive dampness.

Gypsum is also used in the ceramic industry for the production of moulds. It is also used for the production of paints and varnishes. In agriculture it is used as a fertilizer and soil fertilizer, and in the food industry – for clarification of wines. A special application of gypsum is in medicine, where purified gypsum varieties are used, so‑called surgical and dental plaster.

Fracture fixation is known since ancient times. Wooden boards and ribbons of material impregnated with starch, resin, wax, egg whites and even lime were used for this purpose. Gypsum dressings arrived from Arabia to Europe in the eighth century. These did not have too many followers. This method was commonly used at the beginning of the ninth century when the powdered and calcined gypsum was used to immobilize the limbs.

Significant quantities of gypsum are used to create artistic products (modelling gypsum), such as gypsum figurines, masks, stucco, castings. In sculpting, alabaster is a particularly valuable material. It is used to manufacture, among others vases, cups, trays, candlesticks, ashtrays, lamp shades, stuccos and sculptures.

The karst processes and forms of gypsum karst are rare phenomena. This is caused by relatively small deposits of gypsum in the Earth's crust, as opposed to the amount of limestone. The karst processes of gypsum depend on dissolving by water, which, unlike limestone, does not have to contain carbon dioxide. This is possible because gypsum and anhydrite are moisture absorbent and moderately soluble in water. It also means that forms of gypsum karst are very unstable and relatively young compared to the limestone karst. These can be found in various parts of the world, also in Poland. In our country, these mainly occur in Ponidzie. Skorocicka Cave next to the Busko‑Zdrój is the largest Polish gypsum cave in the country. However, the most unusual gypsum cave is the Cave of the Crystals in the Mexican state of Chihuahua.

Cave of the Crystals, so‑called Sistine Chapel of Crystals, was discovered accidentally in 2000 by tunnelling miners.

This cave is famous due to the largest gypsum specimens discovered so far (many of them are huge, up to 15 meters in length, and weight up to 55 tons). The crystals in this cave are also one of the largest minerals in the world. The grotto has extreme climatic conditions, i.e. the temperature is up to 65.5°C, and the air humidity is almost 100%. For this reason, its exploration is possible only in special protective suits, equipped with masks connected to oxygen tanks. Otherwise, people should not stay in the cave for longer than 10 minutes.

• Gypsum rock contains calcium sulphate in its composition.

• As a result of roasting a crystalline gypsum at about 120°C, gypsum is formed and anhydrous calcium sulphate is formed above 180°C.

• Crystal gypsum and calcined gypsum are examples of hydrated salts (hydrates). Anhydrite is an example of anhydrous salt.

• Hydrates are unstable and, during heating, go into anhydrous or lower hydration salts.

• Plaster mortar is an example of hydraulic mortar.

• Gypsum rock is used in construction, medicine, agriculture, in the industry: ceramic, food, chemical. They are also a valuable material in the hands of artists.