Temat: Mieszanie się substancji – budowa materii i dyfuzja

Adresat

Uczeń szkoły podstawowej (klasy 7. i 8.)

Podstawa programowa:

Szkoła podstawowa. Chemia.

I. Substancje i ich właściwości. Uczeń:

4) tłumaczy, na czym polegają zjawiska dyfuzji, rozpuszczania, zmiany stanu skupienia.

Ogólny cel kształcenia

Uczeń wyjaśnia zjawisko dyfuzji.

Kompetencje kluczowe

• porozumiewanie się w językach obcych;

• kompetencje informatyczne;

• umiejętność uczenia się.

Kryteria sukcesu
Uczeń nauczy się:

• opisywać stany skupienia substancji z podaniem przykładów;

• wyjaśniać, na czym polega zjawisko dyfuzji, kontrakcji;

• planować doświadczenia potwierdzające ziarnistość budowy materii.

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.

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 w celu przypomnienia wiadomości z przyrody podkreśla, że wszystko co nas otacza – organizmy żywe, ciała, stałe, ciecze i gazy – to materia. Jej obecność odczuwamy bezpośrednio za pomocą zmysłów albo pośrednio, stosując różne przyrządy pozwalające na przetworzenie niespostrzegalnego dla nas świata na wrażenia zmysłowe. Substancje tworzące otaczającą nas materię zbudowane są z małych, niewidocznych gołym okiem ziarenek – cząsteczek lub atomów. Drobiny te oddziałują ze sobą: przyciągają się lub odpychają. Dlatego mówimy, że materia ma budowę ziarnistą lub cząsteczkową. Substancje oglądane gołym okiem wyglądają jak jednolity materiał – dopiero gdy ogląda się je w powiększeniu, np. pod mikroskopem elektronowym, widać, że są zbudowane z dużej ilości drobin.

2. Prowadzący zajęcia prosi uczniów o zdefiniowanie pojęcia substancji.

3. Nauczyciel pyta uczniów, jakie znają stany skupienia substancji i prosi o podanie przykładów. Następnie poleca im rozważenie zagadnienia rozlokowania drobin w poszczególnych stanach skupienia – inicjuje dyskusję, w podsumowaniu której prezentuje ilustrację „Stany skupienia materii”.

4. Nauczyciel pyta uczniów, jaki eksperyment zaproponują na potwierdzenie ziarnistej budowy materii – trwa krótka dyskusja. Uczniowie otrzymują karty pracy – prowadzący zajęcia prosi o sformułowanie pytania badawczego oraz hipotez i zanotowanie ich w kartach pracy. Następnie uczniowie oglądają film „Proces mieszania wody i etanolu” – po projekcji nauczyciel pyta, co zauważyli, i poleca im zapisanie w kartach pracy obserwacji oraz ustalonego wniosku.

5. Omawiając dyfuzję w gazach, nauczyciel podaje przykład zapachu w piekarni, w sklepie z wędlinami, zapalonego kadzidełka w mieszkaniu, rozpylonego dezodorantu w łazience, gotującego się obiadu w kuchni i podobnych. Następnie w formie pokazu prezentuje uczniom doświadczenia według instrukcji opisanych w abstrakcie – „Badanie rozprzestrzeniania się zapachu perfum” oraz „Badanie rozprzestrzeniania się zapachu olejku”. W odniesieniu do przytoczonych przykładów wprowadza pojęcie dyfuzji i podaje jego definicję.

6. Pod koniec lekcji nauczyciel prosi uczniów o wykonanie ćwiczeń interaktywnych.

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.

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

Pojęcia

Teksty i nagrania

Mixing of substance - structure of matter and diffusion

Everything around us is matter. It is made of particles (it has a granular structure). In the solid substance, the particles are arranged close to each other in a regular manner. In liquids the distances between the particles are usually larger and the particles are arranged irregularly. However, in gases the distances between irregularly arranged particles are the largest (which means at the same time that the interactions between particles are the smallest in this case).

The phenomenon of volume reduction when mixing liquids is called contraction. The reason for contraction is the possibility of stiffer packing of particles in a mixture of two liquids. The mechanism of contraction can be presented in a model way, using for example peas and poppy seeds.

Fragrances of cosmetics, flowers or cooked and fried foods are spreading throughout the apartment. The air freshener slowly releases the pleasant fragrance that we feel in the room. The scent of hairspray after a short moment becomes noticeable away from the place of its spraying. The examples cited illustrate the process of spreading the substance fragrance by itself from the place where it is focused, to places where there is less or none smell, which leads to equalization of concentrations. This is the phenomenon of diffusion.

Advection

The transmission of smell in the air does not always occur by itself, it can be caused by the phenomenon of advection (horizontal movement of molecules of the transported substance). It causes the inflow of air with different properties (e.g. with different temperature or humidity). The phenomenon of advection in combination with diffusion is called convection (vertical movement associated with heat movements, with movements caused by temperature difference).

There are following types of advection:

• forced, e.g. draught in the room;

• natural, caused by differences in the density of the medium due to temperature or concentration differences.

Diffusion of gases is quite slow process, for example, the shift of ethanol vapours in the air at a distance of 1m takes about 100,000s, which lasts for over 1 day! Thanks to the advection effect with almost imperceptible air flow (10 cm/s), the fragrance is transferred to a distance of 1 m in just 10 seconds!

A special type of diffusion is osmosis, which occurs in aqueous solutions, penetrating the semi‑permeable membrane separating two solutions of different concentration. Osmosis proceeds spontaneously, from a solution with a lower concentration of dissolved substance to a solution with a higher concentration, i.e. it leads to equalization of the concentrations of both solutions.

• Matter is made of particles that are constantly in motion. Matter has a granular structure.

• The most important phenomena confirming the discontinuity of matter are: diffusion, dissolution of solids in liquids, mixing of liquids, changes in the state of matter.

• Diffusion in gases and liquids occurs faster than in solids.