Fejlesztı neve: BODÓ JÁNOSNÉ. MA szak: kémiatanár. Kurzus: a kémia tanításának módszertana. Modul címe: VÁLTOZATOK SAV-BÁZIS REAKCIÓRA

Átírás

1 Fejlesztı neve: BODÓ JÁNOSNÉ MA szak: kémiatanár Kurzus: a kémia tanításának módszertana Modul címe: VÁLTOZATOK SAV-BÁZIS REAKCIÓRA 1. Az óra tartalma A tanulási téma bemutatása: A sav-bázis reakciók témakörének alapjait már általános iskolában tanulják a gyerekek. Ezeket a tudnivalókat átismételve a középiskolában elmélyítjük, kibővítjük az anyagot. A sav-bázis reakciók az egyik leghálásabb, leglátványosabb része a középiskolai tananyagnak, mindamellett nagyon sok ponton kötődik a mindennapi élethez. Az ebben a témakörben szereplő kísérletek könnyen, akár otthon is elvégezhetőek. Tanulói kísérletezésre is számtalan lehetőség kínálkozik. Azért választottam ezt a témakört a különféle tanítási módszerek kipróbálására, mert remekül be lehet mutatni, hogy az egyes részekhez melyik módszer illik a legjobban. Ki lehet próbálni egyes témákat különféle óravezetéssel, és sok lehetőség nyílik az új technikák kidolgozására. Építhetünk a korábban tanultakra, feldolgozhatunk új anyagot, gyakorló, illetve összefoglaló órát tarthatunk. Vezethetünk tanulókísérletet, bemutató kísérletet, otthoni kísérletet végeztethetünk. Kiegészíthetjük az órán tanultakat a mindennapok tapasztalataival, mélyíthetjük, bővíthetjük tudásunkat a szakköri foglalkozásokon, vagy csak egyszerűen érdekes, szép kísérleteket végeztethetünk el. Végül felkészülünk az érettségire közép, illetve emelt szinten. Hogy a felsorolt módszerek közül ki, melyiket választja, az nagyban függ a tanár egyéniségétől, az osztály létszámától és felkészültségétől. A tanterem és a szertár felszereltsége is meghatározó, valamint attól, hogy mennyi idő áll rendelkezésünkre (alapóra, szakkör), és még sok egyéb, itt fel nem sorolt körülménytől. Válogassunk a módszerekből bátran, váltogassuk a lehetőségeket! Próbáljuk ki, hogy hozzánk melyik illik leginkább, de azt tanácsolom, ne ragadjunk le egynél, hanem legyünk nyitottak az újdonságokra is. Tervezzük meg, hogy az egyes anyagrészek tárgyalása melyik módszerrel a leghatékonyabb, de próbáljunk ki többet is!

2 2. Fejlesztendı tanári kompetenciák: a. Általános kompetenciák A tanári kulcskompetenciák szerint a tanár szakmai felkészültsége birtokában hivatásának gyakorlása során alkalmas: (15/2006.(IV. 3.) OM rendelet az alap- és mesterképzési szakok képzési és kimeneti követelményeiről) 1. a tanulói személyiség fejlesztésére 2. tanulói csoportok, közösségek alakulásának segítésére, fejlesztésére 3. a pedagógiai folyamat tervezésére 4. a szaktudományi tudás felhasználásával a tanulók műveltségének, készségeinek és képességeinek fejlesztésére 5. az egész életen át tartó tanulást megalapozó kompetenciák hatékony fejlesztésére 6. a tanulási folyamat szervezésére és irányítására 7. a pedagógiai értékelés változatos eszközeinek alkalmazására 8. szakmai együttműködésre és kommunikációra 9. szakmai fejlődésben elkötelezettségre, önművelésre b. Kémiatanári kompetenciák ( p) A kémiatanár 1. magas szinten ismeri a fenomenologikus és elméleti kémia alapvetı törvényeit, a kémiatudomány jellemzı ismeretszerzı módszereit; 2. felkészült az alapvetı természeti jelenségekben megnyilvánuló kémiai törvényszerőségek bemutatására; 3. képes tanítványainak megmutatni a kémia szerepét az anyag szervezıdésének leírásában, láttatni tudja a társadalom mindenkori technikai szintjének szoros kapcsolatát a természettudományos, kiemelten a kémiai ismeretekkel; 4. a tanulók életkori sajátosságaihoz alkalmazkodva képes bemutatni, kísérletekkel demonstrálni, kvalitatív, illetve elemi kvantitatív szinten értelmezni a szervetlen és szerves kémia jelenségeit.

3 3. Elıfeltételek / elıfeltétel tudás: Az általános iskolában tanult alapismeretek a sav-bázis reakció témakörben. Példaként nézzük meg a Nemzeti Tankönyvkiadó Kecskés Andrásné könyvéhez javasolt tanmenetének részletét: (Nézzünk utána, hogy az egyes tankönyvek mennyiben térnek el egymástól, és mi az a minimális anyag, amelynek az ismeretére biztosan számíthatunk, bármelyik tankönyvből is tanultak a gyerekek.) Óraszám Téma Új fogalmak Kísérletek 45. Savak savas kémhatás oxóniumion, sav, indikátor, ph-skála, savas kémhatás savanyú anyagok kémhatásának vizsgálata, HClszökőkút, a sósav kémhatása, savak ph-ja 46. Bázisok lúgos kémhatás hidroxidion, bázis, lúgos kémhatás, nátrium-hidroxid, szalmiákszesz ammóniaoldat kémhatása, NH 3 - szökőkút, NaOHoldat kémhatása, ph-ja 47. Közömbösítés közömbösítés nátrium-hidroxidoldat közömbösítése, NaCl-oldat kémhatása 48. Tanulókísérlet: Az oldatok kémhatásának vizsgálata 49. Gyakorlás: Redoxi és sav-bázis reakciók felírása és elemzése Tudják a középiskolai anyagszerkezeti ismereteket (atomok, ionok, molekulák, elsőrendű kötések, másodrendű kötések, halmazok, oldatok, gázok). Fontos a kémiai reakciók

4 lejátszódásának feltételei, a reakció egyenletek felírásának rendezésének, csoportosításának, energetikai szempontból való elemzésének ismerete. Ismerjék a megfordítható reakciókat, az egyensúlyokat, a tömeghatás törvényét, az egyensúlyi állandó jelentését, az egyensúly megváltoztatásának módjait. Tudjanak egyszerű számításokat végezni, az oldatok koncentrációja, a gázok és a sztöchiometria témakörben. 4. Eszközigény:

5 1. A szökőkutas kísérlethez: legalább két száraz lombik, üvegcsővel ellátott dugóval, üvegkád, fenolftaleines vízzel, koncentrált ammónia oldat, frakcionáló lombik dugóval, gumicsővel, végén kihúzott üvegcsővel, állvány, lombikfogó, gyufa, Bunsen-égő, gázfejlesztő lombik, állvány, lombikfogó, szilárd nátrium-klorid, koncentrált kénsav. A film vetítéséhez: számítógép, projektor. Feladatlap az ismétléshez. 2. Számítógép, interaktív tábla a hozzá tartozó programmal. 3. A vezetőképesség vizsgálathoz: csoportonként áramforrás, zseblámpaizzó, vezetékek, két grafit elektród (vagy grafitceruza, a felső részén kibontva a grafit), 2 főzőpohár, desztillált víz, 0,1 mol/dm 3 HCl és ecetsav oldat, feladatlap a vizsgálat eredményének rögzítésére. Az elméleteikhez: rajzlap, vagy csomagolópapír, filctoll. 4. Páronként: 2 fehér csempe, Pasteur-pipettában 0,1 mol/dm 3 HCl, ecetsav, NaOH, NH 3 oldat, desztillált víz, néhány kristály alumínium-szulfát, nátrium-karbonát, univerzál indikátor, fenolftalein, lakmusz oldat, a gyerekek által hozott anyagok, indikátorok, feladatlap a tapasztalatok rögzítésére. 5. Számítógép, projektor, előre elkészített Pwer Point (vagy más programmal készített, pl. Prezi) prezentáció, számológép. 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú HCl, NaOH, NaCl, ecetsav, nátrium-karbonát, és ammóniumkarbonát oldat, 12-es ph-jú ammónia oldat, 0,5 mol/dm 3 koncentrációjú kénsav oldat, 0,01 mol/dm 3 koncentrációjú HNO 3 oldat, desztillált víz, univerzál indikátor, ph-papír, vagy elektromos ph-mérő műszer. Esetleg néhány hétköznapi anyag, amelynek meg lehet mérni a ph-ját. 6. Csoportonként, tálcán, kémcsőállványon 12 db. kémcső, közülük háromban 5cm 3 0,1mol/dm 3 koncentrációjú NaOH, háromban 5cm 3 0,1mol/dm 3 HCl oldat, a másik hat kémcsőben 5cm 3 0,1mol/dm 3 HCl oldat, 5cm 3 0,1mol/dm 3 ecetsav oldat, 5cm 3 0,1mol/dm 3 H 2 SO 4 oldat, 7cm 3 0,1mol/dm 3 NaOH oldat, 5cm 3 0,1mol/dm 3 ammónia oldat, desztillált víz. Mindegyikre írjuk rá az anyag nevét, a koncentrációját, és a térfogatát is! Univerzál indikátor, feladatlap, benne táblázat a tapasztalatok rögzítésére. Az ismeretlen meghatározásához: csoportonként 6 kémcső, háromban 5-5cm 3 ismeretlen oldat (az előző hatból valamelyik), a másik háromban 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú HCl és NaOH oldat, illetve 5cm 3 desztillált víz, bennük néhány csepp univerzál indikátor.

6 7. Kémcsőállvány, kémcsövek, desztillált víz, szilárd NaCl, KNO 3, Na 2 SO 4, Na 2 CO 3, NaHCO 3, Na 3 PO 4, NH 4 Cl, NH 4 NO 3, Al 2 (SO 4 ) 3, KCl, univerzál indikátor. 8. Előre elkészített forrásanyag papíron, vagy elektronikusan, feladatlap a forrásanyag elemzéséhez, a tudnivalók kikérdezéséhez. 5. Szakmódszertani óravázlat: R Az asztalon kártyák vannak, rajtuk különböző tanítási módszerek, eszközözök. Olvassuk fel, és különböző szempontból csoportosítsuk ezeket a lehetőségeket! Rajzoljunk csomagolópapírra halmazábrát, és abba helyezzük a kártyákat! Ha tudjuk, egészítsük ki új cédulákkal a módszereket! Csoportosítási szempontok: hagyományos módszerek, interaktív módszerek, passzív módszerek, idejétmúlt módszerek, ma is használt hagyományos módszerek, egyéni foglalkozásra alkalmas módszerek, csoportos foglalkozásra alkalmas módszerek, segédeszközök nélkül alkalmazható módszerek, differenciált foglalkozásra alkalmas módszerek, speciálisan a kémia (természettudományok) oktatásában alkalmazott módszerek. Ha tudjuk, egészítsük ki a csoportosítási lehetőségeket újabb szempontokkal! A kártyák: Mágnes-tábla tábla, (színes) kréta írásvetítő epidiaszkóp Mikro-küvettás kivetítő bemutató kísérlet diavetítés tanári magyarázat Tanulókísérlet projekt munka házi dolgozat PPT prezentáció Interaktív tábla VHS vetítés DVD vetítés kiselőadás számítógép projektor csoportmunka felolvasás feladatlap néma olvasás, szövegértés vita problémamegoldás vetélkedő

7 verseny játék számolás fejben számolás villámkérdések szóbeli felelés írásbeli dolgozat gyűjtőmunka fordítás magyar nyelvről idegen nyelvre, illetve idegen nyelvről magyar nyelvre J Alakítsunk nyolc csoportot, nyolc tanítási módszer elemzéséhez aszerint, hogy ki, melyik lehetőséget kedveli, vagy szeretné megismerni. A csoportok: 1. Csoportmunka 2. Interaktív tábla 3. Problémamegoldás, vita 4. Tanulókísérlet 5. Számítógép, projektor 6. IBST, felfedeztető tanulás 7. Hagyományos, frontális óravezetés 8. Forrásanyag elemzés Elemezzük a módszereket a következő szempontok alapján: a./ Az iskola milyen szintű felszereltsége szükséges az adott módszer alkalmazásához? b./ Mely tanulói kompetenciák fejleszthetőek ezzel a tanítási móddal? c./ Mely tanári kompetenciákat fejleszthetünk az adott eljárással? d./ Mely tananyag részek dolgozhatóak fel ilyen módon? Keressünk néhány példát! e./ Elemezzük a lehetséges megoldások mintafeladatait! Dolgozzunk ki a témában alapórai vázlatot, gyakorló, összefoglaló órához való anyagot, szakköri foglalkozásra alkalmas feldolgozási módot! f./ Nézzük meg az adott módszerhez tartozó videót, segédanyagot! Jegyzetfüzetünkben két oszlopban írjuk fel, hogy mely részek tetszettek, és melyek azok, amelyek helyett mást alkalmaznánk!

8 g./ Melyek a kiválasztott tanítási mód előnyei és hátrányai? R Minden hallgató készítsen kilépőkártyát az alábbi kérdésekre válaszolva: 1.Melyik módszer áll legközelebb hozzám? Miért? 2.Melyik tanítási móddal van problémám? Milyen? 3.Mennyire használhatóak a régi, hagyományos tanítási módok? Vannak-e idejétmúlt, elavult módszerek? 4.Volt-e a példák között olyan, amelyik kevésbé ismert? Melyiket tanulmányoznám részletesebben? 5.Miért fontos a megfelelő módszer kiválasztása az adott tananyaghoz? Hagyományos, vagy újabb lehetőségeket alkalmazok szívesebben? 6.Mennyire befolyásolja a tanár egyénisége a választott lehetőségeket? 6. Megjegyzések a feladatokhoz: 1. Módszer: csoportmunka Mivel az általános iskolában tanultak ismétléséről van szó, fontos, hogy a gyerekek önállóan dolgozzanak, ezért kiválóan alkalmazható ez a módszer. De figyeljünk oda, mert nagyon nagy eltérések lehetnek a különböző helyekről jött tanulók tudásában. Vegyük észre a lemaradókat, és egyénileg is segítsünk nekik. Az óra célja az, hogy mindenkit azonos szintre hozzunk az alapfogalmak ismeretében, mert erre fogjuk alapozni a középiskolai ismereteket. 2. Módszer: interaktív tábla A savakról és a bázisokról Brönsted elmélete szerint már tanultak, most a fogalom elmélyítése, kibővítése a cél. Ehhez jól használható az interaktív tábla, mert segítségével elemezni tudjuk, ki tudjuk egészíteni az ismert folyamatokat. Hangsúlyozzuk, hogy általános iskolában a sav és bázis fogalmát Brönsted elmélete szerint

9 tanulták. Ismertessük a sav-bázis fogalom történetét! Jó alkalom ez arra, hogy bemutassuk, egy-egy elképzelés nem örökérvényű, a fogalmak alkalmazási köre bővülhet. Nem biztos, hogy mi a legújabb elméletet használjuk, hanem azt, amelyik a legjobban megfelel céljainknak. Mutassuk meg, hogy az Arrhenius elmélet miért nem elég számunkra (csak vizes oldatokra érvényes), de a Lewis-féle elmélet ismerete a középiskolai tanulmányainkban nem szükséges (bár egy-két helyen előbukkan). Ha nincsen interaktív táblánk, akkor az internetről letölthető próbaprogramokat is használhatjuk projektorral, de ebben az esetben csak a kurzorral tudunk irányítani. 3. Módszer: problémamegoldás, vita Az erős és gyenge savak, bázisok téma a legalkalmasabb arra, hogy viták, elképzelések alakuljanak ki, mivel a legtöbb tévedési lehetőség itt van. A módszer alkalmazását csak addig terveztem, amíg rá nem jönnek, hogy egyensúlyi folyamatokról van szó. A többit hagyományos módszerrel vehetjük, de természetesen, ha van idő rá, folytathatjuk a problémák felvetését, az elképzelések vitáját. Fontosnak tartom, hogy a téma végére tisztában legyenek a vizes oldatokban lévő folyamatokkal, értsék azt, hogy bármit teszünk egy vizes oldatban, az befolyásolja ezeket az egyensúlyokat, így a kialakuló új egyensúlyt is elemezni tudjuk. 4. Módszer: tanulókísérlet. Ennek az órának a legfőbb célja, hogy lássák, tapasztalják meg, hogy a laboratóriumi vegyszereken kívül a természetben, a háztartásban használatos anyagok milyen kémhatásúak. Vigyázzunk arra, hogy erősen savas, és lúgos anyagokat (sósav, vízkőoldó, hipó, lefolyó tisztító, stb.) ne hozzanak az iskolába, inkább mi szerezzünk be ilyeneket, és mutassuk be az órán! Hagyjunk teret az egyéni ötleteknek, amennyire lehet (a biztonság betartásával) hagyjuk őket szabadon kísérletezni, próbálkozni! Díjazzuk a kreatív megoldásokat, hívjuk fel a többi gyerek figyelmét is egy-egy érdekesebb esetre! 5. A ph fogalmának bevezetése koncentrált, jól kézben tartott óravezetést igényel, ezért a frontális megoldást választottam. A projektor használata kényelmesebbé, gyorsabbá, élvezhetőbbé teszi a tanulást és az anyag megértését. Segít abban, hogy (mivel a feliratokat előre elkészítettük) jobban odafigyelünk a gyerekekre. Természetesen beiktatunk önálló munkát igénylő, és gondolkodtató részeket is, de az óra szervezése legyen feszes, logikailag jól felépített, erősen irányított! Az erős savak és bázisok ph számításakor kezdetben egész hatványkitevővel dolgozunk, de a

10 gyakorló órán törtszámokkal is dolgozhatunk. Együtt nézzük meg, hogy kell használni a különböző típusú tudományos számológépeket az ilyen számításoknál (log, 10 x )! A gyenge sav ph-jának számolása nem alapórai tananyag, de szakkörön, versenyre, illetve érettségire való készüléskor feltétlenül oldjunk meg ilyen típusú számolási feladatokat is! A tanórán csak azt értsék meg, hogy a gyenge sav ph-ja nem egyezik meg az ugyanolyan koncentrációjú erős savéval, ill. báziséval. 6. Ez a téma alkalmas leginkább az IBST módszer alkalmazására, mert az elméleti alapokat már tanulták általános iskolában, a kiegészítéseket remekül fel lehet fedeztetni velük. Van lehetőség az önálló munkára, a gondolkodásra, adatok rendszerezésére, következetések levonására, tervezésre, ötletek kigondolására, együttműködésre. Már az is elég, ha órán az első feladatsort meg tudják csinálni, abban is jól tudjuk alkalmazni ezt a módszert. Az ismeretlen oldat azonosítását szakkörön is végezhetik, ezzel a feladattal még jobban kiteljesíthetjük a felfedeztető tanulás előnyeit. 7. Ne felejtsük el azért a jól bevált hagyományos óravezetést sem, mert nem biztos, hogy mindig rendelkezésünkre állnak a modern oktatási technikák. Egyrészt lehetséges, hogy az óránk nem a szakteremben van, másrészt az eszközök is cserbenhagyhatnak minket. Megtörténhet, hogy csak egy tábla, és egy kréta áll rendelkezésünkre (vagy még az sem). Másrészt a természettudományos tárgyak oktatásában sokszor a jobb megértés érdekében a gyerekek gondolatmenetét nagyon szorosan kell irányítani, erre a legjobb módszer a hagyományos. Különösen heti 1-2 órában, egész osztályban nehéz és időigényes, sokszor nem is célszerű az interaktív, kommunikatív eszközök alkalmazása. Tehát gyakran kell használnunk ezt az óravezetést, de részleteiben színesíthetjük egyéb eljárásokkal is (kísérlet, projektor, probléma felvetés, vetítés, stb.). 8. A gyakorló, összefoglaló órákon ismétléshez, az anyag elmélyítéséhez, an tudnivalók kikérdezéséhez a forrásanyag elemzést választottam. Egy-egy szemelvénybe a tananyagnak azt a részét tehetjük bele, amelyiket gyakoroltatni szeretnénk, rákérdezhetünk az egyes részletekre, és kiegészíthetjük a témakörhöz kapcsolódó kérdésekkel. Másrészt megmutathatjuk a gyerekeknek, hogy az oldatok kémhatása nem csak a laboratórium elzárt világában tanulmányozható, hanem mindennapi életünk része. Ha ügyesen válogatunk, akkor az egész témakör átismételhető ilyen módon. Csoportmunkában is dolgozhatunk, előre elkészített feladatlapokkal, vagy a szemelvényeket valamilyen más módon (papíron, vagy elektronikusan) eljuttatjuk a gyerekekhez, és csak a kérdéseket osztjuk ki az órán. Ha van

11 időnk, lehetőségünk rá hangulatosabb, emberibb megoldás a közös felolvasás. Lehetséges megoldások 1. Módszer: csoportmunka Az általános iskolában tanult alapfogalmak felelevenítése Írjunk óravázlatot az ismétléshez, tervezzük meg a foglalkozást! Állítsunk össze az összefoglaláshoz, és a kísérletek elemzéséhez feladatlapot! Az óra anyagának összeállításához felhasználhatóak a következő elemek. Végezzük el a szökőkutas kísérletet hidrogén-klorid és ammónia gázzal! Ha nincs lehetőségünk bemutatni a kísérleteket, nézzük meg filmen! Egészítsük ki a rajzokon a vonalakkal jelzett részeket, ezek alapján fogalmazzuk meg a kísérlet leírását! Írjuk fel a kísérletek tapasztalatait!

12 (Mindkét lombikban lévő gáz színtelen, kellemetlen, szúrós szagú. Az ammónia gázt szájával lefelé fordított lombikba engedtük, a HCl gáz az edényt alulról felfelé töltötte meg. Az oldás után mindkét esetben szökőkút-szerűen beáramlik a víz. Az ammónia esetén a fenolftaleinnel festett víz piros színű lesz, a HCl esetén a piros oldat elszíntelenedik.) Milyen tulajdonságait ismertük meg az ammónia és hidrogén-klorid gáznak? (Az ammóniagáz szúrós szagú, színtelen, sűrűsége kisebb a levegőénél. Vízben kitűnően oldódik. A lombikba juttatott néhány csepp vbíz, szinte az egész gázt elnyeli, így az edényben csökken a nyomás. Az indikátor színének változása lúgos kémhatást jelez. A HCl-gáz szúrós szagú, színtelen, sűrűsége nagyobb a levegőénél. Vízben kitűnően oldódik, néhány cseppben az egész lombik. Az indikátor savas kémhatást jelez.) Elemezzük a két folyamatot! a./ Írjátok fel a hidrogén-klorid és a víz között lejátszódó reakció egyenletét! Jelöljétek a proton-átmenetet! Mi a sav és mi a bázis ebben a folyamatban? b./ Melyik részecske okozza az oldat savas kémhatását? Írjátok fel még két indikátor színét savas oldatban! c./ Írjátok fel az ammónia és a víz között lejátszódó reakció egyenletét! Jelöljétek a protonátmenetet! Mi a sav és mi a bázis ebben a folyamatban? d./ Melyik részecske okozza az oldat lúgos kémhatását? Írjátok fel még két indikátor színét lúgos oldatban! e./ Mi a szerepe a vízmolekulának a két reakcióban? Hogy nevezzük az ilyen anyagokat? 2. Módszer: interaktív tábla Savak, bázisok, sav-bázis elméletek Vetítsük ki interaktív táblán az elméleteket megalkotó tudósok képeit, évszámokat, elméleteket, esetleg életrajzi adatokat, a felfedezésekhez tartozó képeket, Nobel-díj évszámokat, stb.! Csoportosítsuk mozgatással, vagy interaktív tollal kössük össze az összetartozó információkat! Mivel ezek a tudósok kevésbé ismertek, rávezető információkkal segítsünk. Ismertessük Svante Arrhenius (1883) elméletét! (Savak azok az anyagok, amelyek vizes oldatokban hidrogénionra és savmaradék anionra, bázisok pedig azok, amelyek kationra és hidroxidionra disszociálnak vizes oldatokban. Maradhatunk az előző feladatban felírt egyenleteknél.)

13 Keressünk információkat Arrhenius életéről, nézzünk utána, hogy milyen tudományos felfedezés fűződik még nevéhez! (Svéd tudós, állítólag csodagyerek volt, 1903-ban kémiai Nobel-díjban részesült, "az elektrolitos disszociáció elméletének felfedezéséért és a kémia fejlesztése terén elért rendkívüli eredményeiért". Felfedezte, hogy a levegő szén-dioxid tartalmának köze van az üvegházhatáshoz. A földi élet kialakulását a Világűrből érkezett spórákból eredőnek tekintette.) Kutassunk: Arrhenius nevével Ostwaldét is szokták emlegetni, keressük meg, hogy miért! (Wilhelm Ostwald lett születésű kémikus ben a katalízissel kapcsolatos munkásságáért, valamint a kémiai egyensúlyokat és a reakciósebességeket meghatározó tényezők vizsgálataiért kémiai Nobel-díjjal tüntették ki. Továbbfejlesztette Arrhenius elméletét, kidolgozták az elektrolitok disszociációját, és megalkotta a hígítási törvényt.) Írjuk fel az ammónia, valamint a HCl vízzel való reakcióját Arrhenius elmélete szerint. (NH 4 OH = NH OH - és HCl = H + + Cl - ) Végezzük el a következő kísérletet: Egy gázfelfogó hengert töltsünk meg ammónia gázzal, egy másikat HCl gázzal! Üveglappal elválasztva állítsuk fejjel lefelé a HCl gázzal töltött edényt az ammóniásra! Óvatosan húzzuk ki az üveglapot, figyeljük meg, és jegyezzük fel a látottakat! (Fehér füst gomolyog a hengerekben.) Magyarázzuk meg a tapasztaltakat! Írjuk fel a reakció egyenletét! (Az ammónia gázból és a HCl gázból ammónium-klorid lett, melynek apró kristályai a levegőben füstöt képeznek. NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (sz)) Savként viselkedett-e a HCl az ammóniával szemben? (Igen, mert savmaradék anion maradt belőle, a H + -ját leadta.) Magyarázható-e ez a reakció az Arrhenius elmélettel? (Nem, mert nem vizes oldatban játszódik le.) Talán egyszerűbb és látványosabb kísérlet a következő módon: Egy vastagabb üvegcsövet rögzítsünk egy Bunsen-állványhoz vízszintesen. Egy-egy vattára cseppentsünk tömény sósav valamint tömény ammónia oldatot. A cső két végébe dugjuk be a sósavas illetve az ammónia oldatos vattát. Figyeljük meg, és jegyezzük fel a látottakat! (Az üvegcsőben a sósavas vattához közelebb fehér füst jelenik meg.) Magyarázzuk meg, miért nem a cső közepén látjuk a keletkezett ammónium-klorid füstöt! (Az ammónia molekulák tömege kisebb, mint a hidrogén-kloridé. Mivel a két gáz hőmérséklete azonos, az egy szabadsági fokra jutó átlagos energia mindkettőben azonos nagyságú. A gázrészecskék mozgási energiája azok tömegétől és sebességétől függ. Mivel az ammónia molekulák tömege kisebb, mint a HCl molekuláké, a sebességük nagyobb.)

14 Szükség van tehát az elmélet kibővítésére. Ezt Johannes Nicolaus Brönsted dán fizikai kémikus tette meg 1923-ban. Vele egy időben Thomas Martin Lowry is lényegében ugyanerre a következtetésre jutott, ezért szokták Brönsted-Lowry elméletként is emlegetni. Mit nevezünk Brönsted szerint savnak, illetve bázisnak? (Sav a proton leadására, bázis a proton felvételére képes részecske.) Elemezzük a szökőkutas kísérletek egyenleteit Brönsted elmélete szerint! Mi a sav, illetve a bázis a két folyamatban? Jelöljük a proton átmenetet! (Az ammónia molekula a víztől protont vesz fel, a HCl molekula a víznek protont ad le. Tehát az első folyamatban a víz molekula a sav, az ammónia a bázis, a másodikban a HCl molekula a sav, a víz a bázis.) Mi tulajdonképpen az a proton, amit egymásnak átadnak a molekulák? (Az átadott proton egy hidrogénion, H +.) Vizsgáljuk meg a három molekulát! Rajzoljuk fel a szerkezeti képletüket! Tegyük mozgathatóvá a molekulák megfelelő részeit, és csoportosítsuk át azokat a reakcióknak megfelelően! Az interaktív tábla segítségével mutassák be a gyerekek a proton (H + ) átmenetet! Figyeljünk arra is, hogy mi történik az elektronpárokkal! Figyeljük meg, hogy a vízmolekula az egyik folyamatban lead, a másikban felvesz protont, az ammónia mindkét másik részecskétől felvesz, a HCl molekula pedig mindkettőnek lead. Állíttassuk sorrendbe a molekulákat aszerint, hogy melyik hajlamos a leginkább a proton leadásra, melyik kevésbé, és melyik a legkevésbé! (A HCl a legerősebb sav, aztán a víz, végül a leggyengébb sav, egyben a legerősebb bázis az ammónia.) Vetessük észre, hogy a részecskék sav-bázis szerepe a reakció partnertől függ, az erősebb savval szemben a gyengébb sav bázisként, az erősebb bázissal szemben a gyengébb savként viselkedik! A folyamatok megfordíthatóak, az a részecske, amelyik protont vett fel a másiktól, az ellentétes folyamatban vissza is adhatja, így konjugált sav-bázis párok keletkeznek.

15 Írjuk fel ezeket a folyamatokat az interaktív táblára: NH 3 + H 2 O NH OH - és HCl + H 2 O H 3 O + + Cl - Egészítsük ki a folyamatokat megfordítható jellel, és jelöljük az összetartozó kiegészítő savbázis párokat! (Pl. az ammónia az átalakulás irányában bázis, a belőle keletkező ammóniumion a visszaalakulás irányában ennek a komplementere, sav. Ugyanígy odafelé a víz a sav, a belőle keletkező hidroxidion bázis. Hasonlóképpen elemezzük a másik folyamatot is.) A legjobb, ha saját magunk készítünk a táblára anyagokat, ez munka- és időigényes, de megéri foglalkozni vele, mert az órai munkánkat nagyon megkönnyíti. Ha nem tudunk ilyeneket készíteni, akkor találhatunk az interneten kész anyagokat is. Például megkereshetjük a Sulinet, a Realika oldalakat, vagy a tankönyvek digitális változatait, de kollégáink közkinccsé tett munkáit is. Ha van időnk, lehetőségünk rá, akkor folytathatjuk az elméletek ismertetését. A Lewis-féle sav-bázis elmélet még általánosabb, mint a Brönsted, segítségével olyan folyamatok is magyarázhatók, amelyek az előzővel nem. Az elektronhiányos részecskéket (atomok, vagy fémionok) Lewis-savnak, a nemkötő elektronpárral rendelkező molekulát pedig Lewisbázisnak nevezik, tehát itt a savas viselkedést az elektronpár felvétel, a bázikust a leadás jelenti. Ennek az elméletnek a segítségével értelmezhetőek például a komplex-képződési folyamatok. Az interaktív táblán mozgatható elemekkel rakjunk ki ilyen folyamatokat, most az elektronpárokra koncentrálva! Hasonlítsuk össze a Brönsted elmélettel, vetessük észre, hogy a bázisok Lewis és Brönsted szerint megegyeznek, de a savaknál van eltérés, néhány Lewis-sav Brönsted szerint nem az (pl. BF 3 AlCl 3 )! Természetesen (mivel ez nem középiskolai tananyag), ezt a részt teljesen ki is hagyhatjuk, elég csak az Arrhenius és a Brönsted elmélet, vagy csak megemlítjük, és nem elemezzük. Érdemes azonban foglalkozni vele legalább a szakkörön, versenyre, vagy az érettségire való felkészüléskor. 3. Módszer: problémamegoldás, vita Savak és bázisok erőssége, egyensúlyok vizes oldatokban Az előző feladatban sorba állítottuk az anyagokat sav- illetve báziserősség szerint. De mitől függ ez az erősség? Az erősebb sav hajlamosabb a proton (H + ) leadásra, mint a gyengébb, tehát a saverősség összefüggésben lehet a disszociációs készséggel.

16 Arrhenius megfogalmazásában erős sav, illetve bázis az, amelyik vizes oldatban, teljes mértékben disszociál ionjaira, a gyenge pedig csak részben disszociál. A gyenge savak és bázisok disszociációja az oldat hígításával növekszik. Indítsuk az órát egy kísérlettel: végezzünk vezetőképesség vizsgálatot sósavval! Hígítsuk az oldatot kb. kétszeresére, közben figyeljük az áramkörben a lámpa fényét! Nem tapasztalunk különbséget. Ha az előzővel azonos koncentrációjú ecetsav oldatot hígítunk hasonló módon, akkor tapasztalható, hogy a lámpa egyre fényesebben világít. A fizika órán tanultakat segítségül hívva megállapíthatjuk, hogy az oldat vezetőképessége a második esetben nő. Tehát a hígítással egyre több ion kerül az ecetsav oldatba. A probléma az, hogy mi lehet az oka a két sav eltérő viselkedésének. Állítsunk össze feladatlapot, amely tartalmazza a kísérlet leírását, a tapasztalatok rögzítését, a probléma felvetését, és a megoldáshoz szükséges segítő információkat (megfigyelési szempontokat)! Egy lehetséges gondolatmenet: - A kísérlet rajza, leírása, - A tapasztalatok rögzítése (hogyan változik a lámpa fényének erőssége a hígítás során), - Mit jelez a fényerősség változása? (Az áramerősség növekszik, ha fényesebben ég.), - Ohm törvényét felhasználva elemezzük, mi lehet ennek az oka! (Mivel a feszültség nem változott, az oldat ellenállása csökkent. U=R. I), - Mi lehet az ellenállás csökkenés oka? (Megnövekedett a töltéssel rendelkező részecskék száma, ebben az esetben az oldatban lévő ionok száma.). Ha idáig eljutottunk, akkor folytassuk a gondolatmenetet: mi lehet a különbség a két sav esetén! Először együtt beszéljük meg a probléma felvetést! Írjuk fel a két sav és a víz között lejátszódó reakciók egyenleteit!

17 HCl + H 2 O = H 3 O + + Cl - és CH 3 COOH + H 2 O H 3 O + + CH 3 COO - Az első esetben a víz hozzáadásával nem változott az ionok száma, a másodikban a víz hozzáadásával megnőtt az ionok száma, koncentrációja. Ne mondjuk meg rögtön a megoldást, a csoportok dolgozzanak ki lehetséges magyarázatokat! Természetesen segítsünk rávezető kérdésekkel, vagy menjünk oda a csoportokhoz, és terelgessük a megfelelő irányba a gondolataikat! Ha úgy ítéljük meg, hogy egyedül nem tudnak elméleteket kidolgozni, akkor adjunk mi lehetséges megoldásokat, a csapatoknak ezek közül kell kiválasztani a szerintük legmegfelelőbbet. A lényeg az, hogy minden csoport ismertesse az általa elfogadott (felállított) magyarázatot, hozzon fel érveket, bizonyítékokat arra, hogy miért ez a legjobb megoldás. Ha a csoportok között vannak eltérő vélemények, akkor indítsunk vitát köztük. Ha minden csoport ugyanarra a következtetésre jutott, akkor próbáljunk mi ismertetni más elképzelést, és mi vitázzunk a gyerekekkel. Hagyjunk teret az egyéni megnyilvánulásoknak is, de igyekezzünk csoportban dolgoztatni, azonban mindig egy ember ismertesse a csapat véleményét! A csapatok által megbeszélt elméleteket írják, vagy rajzolják fel nagyméretű papírra (rajzlap, csomagolópapír), húzzák át azokat, amelyekről belátják, hogy nem jó, módosítsák az elképzeléseiket, vagy írjanak újakat! Lehetséges elképzelések: - A sósav erősebben maró sav, mint az ecetsav (A savak erőssége nem a maró hatásával függ össze.) - Az ecetsav rosszabbul oldódik vízben, mint a HCl. (A savak erőssége nem az oldhatósággal függ össze.) - A sósav erősebb sav, mint az ecetsav (Ez igaz, de mit jelent, hogy erősebb, illetve gyengébb sav?) - A sósav töményebb, mint az ecetsav oldat (Azonos koncentrációjú oldatokból indultunk ki.) De biztosan lesznek olyan elképzelések, amikre mi nem is gondolnánk. Remélhetőleg felismerik a korábban tanultakat, a kémiai egyensúlyok befolyásolásáról. Az egyenletek felírása alapján feltételezhető, hogy a második reakció egyensúlyi folyamat, amelyben a víz koncentrációjának növelésével a reakció az ionokra való disszociáció irányában tolódik el. Fogalmazzuk meg, és rögzítsük az erős és gyenge sav fogalmát! Majd hozzunk példákat erős és gyenge bázisokra! Írjuk fel az egyensúlyi folyamatokra a tömeghatás törvényét, az egyensúlyi állandót, vezessük be a savállandót és a bázisállandó fogalmát, jelölését!

18 Kerestessük ki a Függvénytáblázatból az említett savak és bázisok állandóit, kerestessünk összefüggést azok erőssége, és az állandók értékei között! Írjuk fel a víz auto-protolízisének egyenletét, írjuk fel az egyensúlyi állandót, vezessük be a vízionszorzat fogalmát, jelölését! Értelmezzük ezt az összefüggést! (Tiszta vízben, és minden vizes oldatban a H 3 O + és OH - ionok koncentrációinak szorzata állandó, 25 o C-on (mol/dm 3 ) 2 ) 4. Módszer: tanulókísérlet Vizes oldatok kémhatása, indikátorok Állítsunk össze feladatlapot a vizes oldatok kémhatásának vizsgálatához! A legcélravezetőbb módszer a tanulókísérlet csempén. Kevéssé balesetveszélyes, kis vegyszer igényű. Pasteur-pipettában adjunk rendre 0,1 mol/dm 3 HCl, ecetsav, NaOH, NH 3 oldatot, desztillált vizet! Cseppentsünk mindegyikre univerzál indikátort, fenolftaleint, lakmusz oldatot! Tegyünk a csempére néhány kristály alumínium-szulfátot, illetve nátrium-karbonátot! A sókristályokra először desztillált vizet, aztán azokra is indikátorokat cseppentsünk! Egy másik csempén a gyerekek által hozott anyagok (pl. konyhasó, cukor, sütőpor, citrompótló, tej, kefir, olaj, liszt, szappan, testápoló, stb.) kémhatását is megvizsgálhatják a laboratóriumi indikátorokkal, majd az általuk hozott természetes indikátorokkal is (vöröskáposzta lé, lilahagyma leve, cékla lé, tea lé, lila színű virág, fenolftalein hashajtó). A feladatlapon legyen olyan táblázat, amelyben rögzíteni tudják a két csempén látható cseppek színét! A csempén ugyanolyan elrendezésben tegyék a cseppeket, ahogy a táblázat cellái találhatók! Kérhetjük azt is, hogy színezzék ki a táblázatot, a szöveges tapasztalatokon kívül! 0,1 mol/dm 3 HCl oldat Univerzál indikátor Fenolftalein Lakmusz

19 0,1 mol/dm 3 ecetsav oldat 0,1 mol/dm 3 NaOH oldat 0,1 mol/dm 3 NH 3 oldat Desztillált víz A másik táblázatot úgy töltsék ki, hogy hat oszlopban a három laboratóriumi indikátor mellett az általuk hozott szintén három természetes indikátorral is vizsgálják meg öt, általuk hozott anyag kémhatását! Univerzál iondikátor Fenolftalein Lakmusz Természetes indikátor 1. Természetes indikátor 2. Természetes indikátor 3. Anyag 1. Anyag 2. Anyag 3. Anyag 4. Anyag Módszer: számítógép, projektor A ph fogalma, erős és gyenge savak és bázisok ph-ja Készítsünk PowerPoint (vagy más programmal készített) bemutatót az óra anyagából! Animáljuk az egyes lépéseket, hogy azok a megfelelő logikai, didaktikai sorrendben jelenjenek meg! Használjunk esztétikus, mondanivalónkat jól kiemelő hátteret, díszítést, színeket, rajzokat, képeket, táblázatokat, filmeket, animációkat! Indításként számíttassuk ki néhány vizes oldat H 3 O + és OH - koncentrációját! (Pl. desztillált víz, 1 ; 0,1 ; 0,01 ; 0,001 mol/dm 3 koncentrációjú HCl és NaOH oldat) Vetessük észre, hogy a savasság jellemzésére elegendő a hatványkitevő ismerete.

20 Vezessük be a ph fogalmát. Ügyeljünk arra, hogy a kilencedikesek még nem tanulták a logaritmust, ezért a hatványozás szabályait alkalmazzuk! Hívjuk fel újból a figyelmet, hogy erős savak és bázisok ph-jának kiszámításakor a vizes oldatban teljes disszociációt feltételezünk. Először az erős, egyértékű savak (HCl, HNO 3 ) ph-ját számítjuk ki. [H 3 O + ] = c sav, tehát a sav koncentrációjából közvetlenül számolhatunk ph-t. A kétértékű erős savak (H 2 SO 4 ) esetén [H 3 O + ] = 2. c sav, tehát ugyanolyan koncentrációjú kénsav ph-ja mindig kisebb, mint a sósavé. Az erős bázisok (NaOH, KOH) koncentrációjából a [OH - ] határozható meg, ebből az értékből első lépésként a poh-t tudjuk kiszámítani, majd ebből a ph-t. [OH - ] = c bázis [H 3 O + ] = K víz / [OH - ] = (mol/dm 3 ) 2 / [OH - ] A gyenge savak esetén a vizes oldatban kialakuló egyensúlyról táblázatot készítünk. HA + H 2 O H 3 O + + A - K sav = [H 3 O + ]. [A - ] / [HA] [HA] (mol/dm 3 ) [H 3 O + ] (mol/dm 3 ) [A - ] (mol/dm 3 ) Kiindulási c sav - - Átalakul x x x Egyensúlyi C sav - x x x Behelyettesítve az előző egyenletbe: K sav = x 2 /(c sav -x) összefüggés adódik. Az egyenlet megoldásával megkapjuk az oxónium-ion koncentrációt (x), amelyből a ph már közvetlenül számolható. Gyenge bázisok esetén hasonló táblázatot készítünk. BOH + H 2 O B + + OH - [BOH] (mol/dm 3 ) [B + ] (mol/dm 3 ) [OH - ] (mol/dm 3 )

21 Kiindulási c bázis - - Átalakul y y y Egyensúlyi c bázis - y y y K bázis = y 2 / (c bázis -y) egyenlet alapján a [OH - ] számolható, melyből a víz ionszorzat segítségével meghatározható a [H 3 O + ], majd ebből a ph. A gyenge sav és bázis ph-jának számítása nem alapkövetelmény, elég, ha megmutatjuk a megoldás menetét. Azt azonban mindenkivel értessük meg, hogy a gyenge sav ph-ja nagyobb, a gyenge bázisé kisebb, mint az ugyanolyan koncentrációjú erős savé illetve bázisé. Ezt az összefoglaló táblázatban remekül tudjuk gyakorolni. Az óra színesítéseként megvizsgálhatjuk a bevezető feladatban megadott oldatok kémhatását univerzál ph-papírral (amelyik a pontos ph értéket mutatja), vagy, ha lehetőségünk van rá, elektromos ph-mérővel. Ha egyikkel sem rendelkezünk, az univerzál indikátor ph-tól függő színskáláját is használhatjuk, ekkor azonban nem kapunk olyan pontos értéket. Végeztessünk fordított feladatokat is, én például a kozmetikai készítmények bőrsemleges 5.5 ph-jából szoktam kiindulni. Először is megbeszéljük, hogy mit jelent a bőrsemleges kifejezés. A következő lépésben számítsuk, az ehhez tartozó H 3 O + koncentrációt. Manapság sok szó esik az ember szervezetének elsavasodásáról, érdemes a példáinkat innen válogatnunk. Közben remek lehetőség nyílik arra, hogy megtanuljuk, hogy kell a számológépünket használnunk az ilyen számításokban. Végül iktassunk be egy gyakorló részt. Én nagyon szeretem az alábbi táblázatot, de bármilyen más megoldás is jó. A gyerekek önállóan dolgozzanak, de a táblázat kitöltése után mindig beszéljük meg a számolás menetét, és a projektoron jelenjen meg a helyes megoldás! Töltsétek ki az alábbi táblázatot, írjátok be a következő anyagokat a megfelelő sorba! HCl, H 2 SO 4, HNO 3, NaOH, NH 3, CH 3 COOH, nincs, NH 4 Cl, NaCl, Na 2 CO 3 Oldott anyag Koncentráció (mol/dm 3 ) [H 3 O + ] (mol/dm 3 ) [OH - ] (mol/dm 3 ) ph Univerzál indikátor színe HCl 0,1 NaOH 0,1 13

22 HNO 3 0, Nincs - NaCl 0,1 7 H 2 SO 4 0, NH 3 0,01-nél nagyobb 12 CH 3 COOH 0,1 2,88 Na 2 CO 3 0,1 11,6 NH 4 Cl 0,1 5,1 Még hatásosabb, ha az utolsó oszlopban a szöveges leírás mellett megjelenítjük az univerzál indikátor tényleges színeit. Gazdagítsuk további ötletekkel a gyakorlást, egészítsük ki további sorokkal a táblázatot, és adjuk föl házi feladatként (például olyan hétköznapi anyagok nevei, képei, melyeknek kémhatása megegyezik az adott oldat ph-jával)! Keressünk a tankönyvben, munkafüzetben más típusú feladatokat is! 6. Módszer: IBST (Inquiry Based Science Teaching), vagy IBL (Inquiry Based Learning), felfedeztető tanulás. Közömbösítés, semlegesítés, sav-bázis reakciók. Csoportonként tegyünk kémcsőtartóba három-három kémcsőben 5-5 cm 3 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH, illetve HCl oldatot! Cseppentsünk mindegyikbe univerzál indikátort! További három-három kémcsőben készítsük melléjük az alábbi oldatokat: 5cm 3 0,1 mol/dm 3 HCl oldat, 5 cm 3 0,1 mol/dm 3 ecetsav oldat, 5 cm 3 0,1 mol/dm 3 H 2 SO 4 oldat, és 7 cm 3 0,1 mol/dm 3 NaOH oldat, 5 cm 3 0,1 mol/dm 3 ammónia oldat, desztillált víz. Öntsük cseppenként a 0,1 mol/dm 3 NaOH oldatba a savoldatokat, közben figyeljük az indikátor színváltozását! Ugyanígy öntsük cseppenként a 0,1 mol/dm 3 HCl oldatba a lúgoldatokat és a desztillált vizet, közben figyeljük az indikátor színváltozását!

23 Készítsünk táblázatot a megfigyeltekről! 5 cm 3 0,1 mol/dm 3 NaOH oldat Az oldat kezdeti színe Az oldat kezdeti kémhatása Az oldat színe az összeöntés után Az oldat kémhatása az összeöntés után A reakció egyenlete cm 3 0,1 mol/dm 3 HCl oldat cm 3 0,1 mol/dm 3 CH 3 COOH oldat cm 3 0,1 mol/dm 3 H 2 SO 4 oldat 5 cm 3 0,1 mol/dm 3 HCl oldat Az oldat kezdeti színe Az oldat kezdeti kémhatása Az oldat színe az összeöntés után Az oldat kémhatása az összeöntés után A reakció egyenlete cm 3 0,1 mol/dm 3 NaOH oldat cm 3 0,1 mol/dm 3 NH 3 oldat cm 3 desztillált víz

24 A tapasztalatok alapján válaszoljunk a következő kérdésekre: a./ Írjuk fel az első és a harmadik reakció ionegyenletét! (Na + + OH - + H 3 O + + Cl - = 2H 2 O + Na + + Cl - 2Na + + 2OH - + 2H 3 O + + SO 4 2- = 4H 2 O + 2Na + + SO 4 2- ) b./ Mi a közös a két folyamatban? Mely ionokkal nem történt változás? (Mind a kettőben az oxónium- és a hidroxid-ionokból vízmolekula keletkezett. A nátrium-, a klorid- és a szulfát-ionokkal nem történt változás ezekben a reakciókban.) c./ Írjuk fel a folyamatok lényegét! (Azokat az ionokat ne tüntessük fel, amelyekkel nem történt változás!) (H 3 O + + OH - 2H 2 O) d./ Hogy nevezzük az ilyen típusú reakciót? (Közömbösítés.) e./ Milyen anyag keletkezik, ha a közömbösítési reakcióban? (Só és víz.) e./ Melyik kísérletben reagáltak maradék nélkül az anyagok? Mely esetekben volt feleslegben az egyik kiindulási anyag? Nevezd meg, hogy melyik reagens volt feleslegben! Válaszaidat számolással is indokold! (Az és 5. kísérletben pont sztöchiometriai mennyiségű anyagok reagáltak, a harmadik kísérletben a kénsav volt feleslegben, a negyedikben a NaOH. 5 cm 3 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú NaOH és HCl oldatban 0,5 mmol oldott anyag van, ugyanennyi anyagmennyiségű ecetsav és ammónia reagál velük. Mivel a koncentrációjuk és a térfogatuk is megegyezik az oldatoknak, ezért maradék nélkül reagálnak. A 0,1 mol/dm 3 kénsav oldatban is 0,5 mmol kénsav van, ami 1 mmol NaOH-al reagálna maradék nélkül, de csak 0,5 mmol van, ezért a kénsav van feleslegben. 7 cm 3 0,1 mol/dm 3 NaOH oldatban 0,7 mmol NaOH van, a HCl oldatban csak 0,5 mmol, ezért a NaOH van feleslegben.) f./ Figyeld meg, hogy az indikátor színe alátámasztja-e a 3. és 4. kísérletben a számolásaink eredményét! (Igen, a kénsav feleslegénél savas, a nátrium-hidroxid feleslegénél lúgos kémhatású lett az oldat.) g./ Figyeld meg az összeöntött oldatok kémhatását az és 5. kísérletben! (Az 1. kísérletben semleges, a 2. kísérletben lúgos, a 4. kísérletben savas kémhatású.) h./ Minden közömbösítés semlegesítés? Miért? (Nem, mert nem minden közömbösítési reakcióban keletkezik semleges oldat.) i./ Válaszd ki a kísérletek közül, melyik reakció közömbösítés és melyik semlegesítés? (Az 1. semlegesítés, a 3. és 4. semlegesítés, ha nem öntjük bele az összes reagenst, a 6. kivételével mind közömbösítés.) j./ Miért nem lett semleges a 2. és 5. kísérletben keletkezett oldat?

25 (Mert a keletkezett só nem hidrolizál.) j./ Milyen reakciót nevezünk sav-bázis reakciónak? Melyik esetben nem történik sav-bázis reakció a kísérletek közül? (A 6. esetben nincs proton-átadás, tehát nincs sav-bázis reakció, csak hígítjuk az oldatot.) Készítsünk egy másik kémcsőállványra három kémcsőben 0,1 mol/dm 3 koncentrációjú HCl és NaOH oldatot, illetve 5cm 3 desztillált vizet, bennük néhány csepp univerzál indikátorral. Adjunk minden csoportnak három kémcsőben 5-5cm 3 ismeretlen oldatot (mind a háromban egyformát), amely az előző kísérlet hat oldata közül valamelyik. Az ismeretlenekhez hozzáöntve a három ismert reagenst, az indikátor színének változását megfigyelve állapítsák meg, hogy mi volt a három kémcsőben! Állítsunk össze feladatlapot a probléma feldolgozásához, amely tartalmazza a tapasztalatok rögzítésére szolgáló táblázatot is! 7. Módszer: hagyományos, frontális óravezetés. Sók hidrolízise. Kiindulhatunk az előző feladat tapasztalataiból: ha sztöchiometriai mennyiségben reagáltatunk NaOH és ecetsav, illetve HCl és NH 3 oldatot, akkor a keletkező sóoldat nem lesz semleges, hanem az első esetben lúgos, a másodikban savas kémhatású. Úgy is indíthatjuk az órát, hogy megvizsgáljuk három sóoldat kémhatását, például nátriumkarbonát, ammónium-klorid és konyhasó oldatáét. Közösen írjuk föl, hogy milyen molekulák, ionok találhatók az egyes sók vizes oldataiban. (Na + ; CO 3 2- ; NH 4 + ; Cl - ; Na + ; Cl - ; H 3 O + ; OH - és vízmolekulák) Magyarázzuk meg a jelenséget, mitől függ a só oldatok kémhatása! Induljunk ki abból, hogy honnan keletkeznek a sók. (A sók a bázisok kationjából és a savak anionjából állnak.) A különbség oka valószínűleg a savak illetve bázisok eltérő erősségében rejlik. Vizsgáljuk meg, hogy melyik só melyik savból, illetve bázisból származik! (A Na 2 CO 3 erős bázis és gyenge sav sója, a NH 4 Cl gyenge bázis és erős sav sója, a NaCl erős bázis és erős sav sója.) Beszéljük meg, hogy mi a különbség az erős sav illetve bázis, és a gyenge között! (Az erős savak és bázisok teljes mértékben disszociálnak ionokra vizes oldatban, a gyengék csak részben. Tehát ezekből az ionokból nem lehet akármennyi a vizes oldatban, hanem maximum az egyensúly által megszabott mennyiségű.) Amikor sót oldunk vízben, a gyenge bázis kationjából, illetve a gyenge sav anionjából több

26 kerül az oldatba, mint amennyit a savállandó, illetve a bázisállandó megenged. Ezért ezek az ionok sav-bázis reakcióba lépnek a vízzel, így csökkentve a koncentrációjukat. CO H 2 O HCO OH - NH H 2 O NH 3 + H 3 O + Közben az oldat OH -, illetve H 3 O + koncentrációja megnő, az oldat kémhatása lúgos, illetve savas lesz a kémhatás. Ezt a jelenséget nevezzük a sók hidrolízisének. Beszéljük meg, hogy milyen sók vizes oldata lesz lúgos, illetve milyeneké savas! (Az erős bázis kationjából, és gyenge sav anionjából álló sók vizes oldata lúgos. Az erős sav anionjából és gyenge bázis kationjából álló sóké pedig savas kémhatású lesz.) Az elmondottak alapján kérdezzünk rá, hogy milyen sók esetén nem történik hidrolízis! (Az erős bázis kationjából és erős sav anionjából álló sók vizes oldata semleges.) Keressünk példákat a hidrolízáló, lúgos kémhatású sókra (pl. szódabikarbóna, trisó), a hidrolizáló, savas kémhatású sókra (pl. timsó, pétisó), és a nem hidrolizáló sókra (pl. Glaubersó, KNO 3, KCl). Még hatásosabb, ha a gyerekek által felsorolt sók kémhatását univerzál indikátorral megvizsgáljuk. Hozzunk a háztartásból különböző sókat, és nézzük meg indikátorral a kémhatásukat! (Sütőpor, szalalkáli, szódabikarbóna, trisó, konyhasó, Glaubersó, stb.) 8. Módszer: forrásanyag elemzés. Összefoglalás, gyakorlás, kapcsolat mindennapi élettel. Olvastassuk el, vagy közösen olvassuk fel az előre sokszorosított, vagy elektronikusan eljuttatott szemelvényeket! Először mindig beszéljük meg annak tartalmát, összegezzük és írattassuk le néhány mondatban! Addig ne haladjunk tovább, amíg mindent meg nem értettek a szövegben, ha esetleg valami nem világos, tegyenek fel kérdéseket. Ezután adjunk a gyerekeknek feladatlapot, melynek segítségével feldolgozzuk a kiszemelt témakört. Először olyan kérdéseket célszerű feltenni, amelyekkel a szöveg adatainak, tartalmának megértését ellenőrizzük. Ajánlatos ezek megoldását megbeszélni, mielőtt folytatnánk a munkát. A második feladat csoport az alapismeretek átismétlését, kikérdezését célozzák. Csak arra az ismeretr építhetünk, amit már tudnak a tanulók, ilyenkor kiderülhetnek a hiányosságok. Végül olyan kérdésekkel fejezzük be a feladatlapot, amelyek elmélyítik, kibővítik a megszerzett tudást, gyakoroltatják az anyagot, gondolkodásra, probléma felvetésre és azok megoldására serkentenek.

27 Néhány példa a forrásanyagokra: 1. Szemelvény. Egy pezsgőtabletta vásárlói tájékoztatójának részletei. Az InnoPharm Magnézium 250 mg + B6-vitamin pezsgőtabletta leírása. Hatóanyag: magnézium-karbonát 595 mg (mely 145 mg magnéziumnak felel meg), magnézium-oxid 181 mg (mely 105 mg magnéziumnak felel meg), valamint piridoxinhidroklorid 2,44 mg (mely 2 mg B6-vitaminnak felel meg). Segédanyag: Savanyúságot szabályozók (citromsav, almasav), nátrium-hidrogén-karbonát, aroma, édesítőszerek (nátrium-ciklamát 48 mg, tablettánként, aszpartam*, aceszulfám-k), céklapor, színezék (riboflavin). *Fenil-alanin forrást tartalmaz. Adagolás/alkalmazás: Felnőtteknek: napi egy pezsgőtabletta 250 ml vízben oldva. Az italt a pezsgőtabletta feloldódása után, fogyasztás előtt kiskanállal keverje fel, így elkerülheti a hasznos hatóanyagok leülepedését. Kérjük, hogy a napi ajánlott mennyiséget ne lépje túl! Figyelmeztetés: Cukorbetegek is fogyaszthatják. Kérjük, hogy a napi ajánlott fogyasztási mennyiséget ne lépje túl! Az étrend-kiegészítő nem helyettesíti a kiegyensúlyozott, vegyes étrendet és a kiegyensúlyozott életmódot. Tárolás: A termék kisgyermekek elől elzárva tartandó! A pezsgőtabletták jól lezárt tubusban, száraz helyen, 25 C alatti hőmérsékleten, erős fénytől védve tartandók. Minőségét megőrzi: a tubus alján látható időpontig. 2. Szemelvény. A lúgos vizet népszerűsítő reklám anyag. Sav-bázis egyensúly, ph-érték. A fiziológiás ph-tartomány Szervezetünk sav-bázis viszonyait nem merev rendszernek, sokkal inkább egy állandó mozgásban lévő, dinamikus egyensúlyi állapotnak kell tekinteni, amely törekszik lehetőleg stabil ph-viszonyokat fenntartani. Így, bár a savak ás bázisok abszolút mennyisége állandóan változik, a ph-érték a különböző szervekben és szövetekben, továbbá a vérben mégis szűk határok között mozogva közel konstans marad. Vérplazma ph 7,35-7,45 Gyomornedv ph 1,2-3 Hasnyálmirigy-szekrétum ph 8

28 Epe ph 7,4-7,7 Vizelet ph 5-8 Nyál ph 6,8 Agy-gerincvelői folyadék (liquor) ph 7,4 Ízületi folyadék ph 7,4-7,8 A lúgos vízről A lúgos víz ph-jának gyakorlatilag nincs jelentősége a sav-bázis háztartás tekintetében, csak a hidrogén-karbonát tartalom releváns. Ahhoz, hogy a napi 60 mg savmennyiséget, amit a táplálékkal feleslegben felveszünk, 9-s ph-jú vízzel (0,01 mmol bázis/liternek felel meg) semlegesítsünk, napi (hatezer!) liter vizet kellene innunk. 3. Szemelvény. Egy, a háztartásban a természetes tisztítószereket ajánló felhívás.

29 Különböző helyiségek, hasonló módszerek. Leggyakrabban használt vegyszerünk a biológiai erjesztésű, étkezési ecet. Érdemes belőle a 20%-ost vásárolni, mert tetszőlegesen hígítható. Vigyázzunk vele, mert bár a környezetben elbomlik, azért mégiscsak sav, csípi a szemünket, irritálja a bőrünket. Használhatunk helyette almaecetet is, bár ennek a töménysége 20% helyett csak 5%. Kiváltható egy másik könnyen hozzáférhető anyaggal, és ez a citromlé. Citromsav tartalma hasonló hatású, mint az ecet, csak kevésbé savas a kémhatása. Mindkét anyag rendkívül hatásosan bánik el a vízkővel és a friss zsírfoltokkal. Konyhai takarításra mindenekelőtt ezeket az anyagokat ajánlom. Elegendő egy szórófejes flakonba tölteni 0,5 dl 20%-os ecetet vagy 1,5 dl citromlevet és meleg vízzel 0,5 literre hígítani. A szórófejes flakonnal egyszerűen adagolhatjuk a házi vegyszerünket. Másik fontos vegyszer alapanyagunk a mosószóda. (Na 2 CO 3, lúgos kémhatású vízlágyító és zsíroldó szer. Rokona a szódabikaróna NaHCO 3, ami kevésbé lúgos és szintén környezetbarát). Nem csak mosásra alkalmas, általános takarítószernek is tökéletes. Ha teafa-olajat csepegtetünk hozzá, az illata is kellemes, nem mérgező és minden koszt lehoz. Ahelyett hogy 5-10 összetevőből álló keveréket használnánk, elég egy is. 4. Szemelvény. Részlet Agatha Christie: A kék muskátli című novellájából. - A nővérek - felelte Miss Marple - mindig hordanak maguknál lakmuszpapírt, nem igaz? Hogy hát szóval, hogy vizsgálatokat végezzenek. Nem a legkellemesebb téma, ne is időzzünk el ezen tovább. Egy darabig én is dolgoztam ápolónőként. Finoman elpirult. Sav hatására a kék szín pirossá változik, a piros pedig lúg hatására kékké. Nem olyan nagy ügy egy kis piros lakmuszpapírt ráragasztani (a tapétán) egy piros virágra közvetlenül az ágy mellett, persze. Aztán pedig, amikor a szegény asszony a repülősójából szippantgatott, az ammónia erős kigőzölgése a virágot kékké változtatta. Rendkívül agyafúrt ötlet. A muskátli természetesen akkor még nem volt kék, amikor Mrs. Pritchardra rátörték az ajtót ki figyelt akkor arra? Csak később tűnt föl nekik. Amikor a nővér kicserélte az üvegcséket, a szalmiáksót egy ideig szorosan a tapétához tartotta, gondolom. Keressünk további forrásanyagokat, a sav-bázis témakör különösen alkalmas erre