Temat: Hydraty

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)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.

Liceum ogólnokształcące i technikum – zakres rozszerzony:

XI. Zastosowania wybranych związków nieorganicznych. Uczeń:

5) 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.

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)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.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń wyjaśni znaczenie hydratów oraz właściwości i zastosowanie skał gipsowych

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• zapisywać formuły i tworzyć nomenklaturę hydratów;

• interpretować różnice w właściwościach hydratów i substancji bezwodnych;

• opisać proces hartowania zaprawy gipsowej i zanotować odpowiednie równanie reakcji;

• omówić wykorzystanie kamienia gipsowego;

• uzasadnić, dlaczego kalcynowany gips jest stosowany w medycynie.

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 odwołuje uczniów do abstraktu i prosi o zapoznanie się z treściami zagadnienia „Rodzaje skał gipsowych”, a następnie o ułożenie pytań do przeczytanego tekstu (praca z tekstem). Po zakończonej pracy chętni przedstawiają przygotowane pytania, inni udzielają na nie odpowiedzi. Nauczyciel kontroluje poprawność procesu pytanie – odpowiedź.

2. Nauczyciel wyjaśnia budowę hydratów. Wskazuje różnicę między substancjami bezwodnymi a hydratami; podaje przykłady soli bezwodnych i hydratów; informuje, że ta sama sól może tworzyć kilka różnych hydratów, np. węglan sodu. Następnie wyświetla na tablicy multimedialnej ilustrację „Sposoby tworzenia nazw hydratów” i omawia zasady nomenklatury, zwracając uwagę na tworzenie obecnie obowiązujących nazw systematycznych.

3. Nauczyciel informuje uczniów, że obejrzą film „Ogrzewanie gipsu krystalicznego”. Zanim to nastąpi, mają sformułowac pytanie badawcze oraz hipotezy, a następnie zapisać je w abstrakcie. Do zanotowania pozostają także obserwacje poczynione w trakcie emisji materiału i omówione na forum oraz wspólnie ustalone wnioski.

4. Pod koniec lekcji nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczeń interaktywnych – 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

2. 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

Hydrates

Gypsum rock is a sedimentary rock along with limestone and chalk. Their main ingredient is calcium sulphate building the minerals such as gypsum and anhydrite. Deposits of gypsum flower (${\text{CaSO}}_{\text{4}}{\text{· 2H}}_{\text{2}}\text{O}$), which is an example of a hydrate, were formed during the evaporation of saline waters of lakes and rivers at a temperature lower than 42°C. Gypsum flower can also create a variant called alabaster (${\text{CaSO}}_{\text{4}}{\text{· 2H}}_{\text{2}}\text{O}$). However, anhydrite crystallizes at higher temperatures (c${\text{CaSO}}_{\text{4}}$), anhydrous calcium sulphate, Latin an – without and hydro – water, so‑called anhydrous gypsum.

Gypsum flower creates beautiful crystals in various colours: red, grey, white, but most often it is colourless in natural conditions. It has a characteristic silky, pearly or glassy gloss. Its hardness in the Mohs scale of mineral hardness is 2, so it is soft and fragile mineral. The density of this mineral is approx. 2.3 g/cmIndeks górny 3³.

Alabaster is a translucent, white or slightly coloured material, e.g. yellowish, greenish, pinkish. Gypsum alabaster can be easily scratched with a fingernail. In the natural conditions calcite alabaster can be found. The hardness distinguishes it from gypsum alabaster because it is much more difficult to be scratched – it can be done only with a sharp knife of good quality steel. The range of density of calcite alabaster is 2.7–2.8 g/cmIndeks górny 3³.

Anhydrite can also be found in various colours: white, grey, blue or colourless. It always is transparent with a characteristic glassy or pearly gloss. Its Mohs hardness is 3–3.5, and the density is about 2.9–3.0 g/cmIndeks górny 3³.

Hydrates are hydrated salts. These are chemical compounds that contain water molecules built into the crystal structure. Water contained in hydrates is called water of crystallization or hydration. There are five molecules of water for one copper(II) cation and one sulphate anion in the copper(II) sulphate pentahydrate. Often, the same substance may form several different hydrates, for example sodium carbonate (${\text{Na}}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}{\text{· 10H}}_{\text{2}}\text{O}$, ${\text{Na}}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}{\text{· 7H}}_{\text{2}}\text{O,}$${\text{Na}}_{\text{2}}{\text{CO}}_{\text{3}}{\text{· H}}_{\text{2}}\text{O}$).

The symbolic notation of the presence of water in hydrates is a dot, which does not represent the sign of multiplication, but indicates the presence of water in the crystal structure. The hydrate names are created in several ways. The systematic name recommended by the PTCh Nomenclature Commission (based on IUPAC recommendation) includes: the name of anhydrous salt, a long line, the word „water” and mutual proportions of ingredients in this compound contained in brackets.

Some anhydrous salts may differ from their hydrates by colour. An example may be the so‑called bluestone, i.e. ${\text{CuSO}}_{\text{4}}{\text{· 5H}}_{\text{2}}\text{O}$ [copper(II) sulphate–water (1/5)], which is formed from blue crystals. While heating it, the blue colour gradually turns white. The salt used to detect water ${\mathrm{CoCl}}_2$ behaves in a similar way because it changes its colour in a characteristic way depending on the number of molecules of water of crystallization, i.e. the anhydrous cobalt(II) chloride is blue, dihydrate – pink and hexahydrate – red.

• Gypsum rock contains calcium sulphate.

• The calcined gypsum is formed as a result of gypsum flower’s calcinating in the 120°C. When the temperature is higher than 180°C, the anhydrous calcium sulphate is formed.

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

• Hydrates are unstable and, during heating, are transformed into anhydrous salts or salts with lower degree of hydration.

• Gypsum mortar is an example of hydraulic lime mortar.

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