Kémia: minden, ami körülvesz Tanári kézikönyv
TARTALOM Bevezetés...2 1. RÉSZ: JAVASLATOK ÓRAVÁZLATRA...4 1.óra...4 2. óra...6 3. óra...6 4. óra...9 2.rész: modulok...11 1.modul: Háttérinformáció...11 2.Modul: Kémia: minden ami körülötted van a vó...13 3.modul: kiegészító online anyagok kémiából & annak alkalmazásai...15 1. GAZDASÁG- ÜZLET...15 2. Energia...16 3. élelmiszer...17 4. üzemanyagok...18 5. egészség...19 6. KÖZLEKEDÉS...20 4.modul: Egyenlőség: tudatos figyelemfelkeltő feladatok kémiából...22 1. Egy női kémikus portréjának elkészítése...22 2. Kampány megtervezése nők és a kémia címmel...24 3. Poszter készítése nők és a kémia címmel...26 5.modul: Gyakorlati feladatok: anyagok és tulajdonságaik...28 1 1. Sodium PolYacrylate egy polimer a babák egészségéért...29 2. természetes és mesterséges anyagok égése...29 3. Az anyagok felülete...32 6.modul: Gyakorlati feladatok: víz kísérletek...34 1. Szűrés, szivárgás...35 2. Víztisztítási, lepárlási eljárás napenergia segítségével (Solar Still challenge)...37 1
BEVEZETÉS Ez a virtuális tanári kézikönyv tanároknak és diákjaiknak nyújt segítséget tananyagaival, hogy elkészíthessék óravázlataikat a Kémia: minden ami körülvesz című vó megtekintésével, amit az Európai Petrolkémiai Szövetség (EPCA) készített az UNESCO és az IUPAC közreműködésével. 1 Tananyagokat és ötleteket kínál arról, hogy hogyan lehet integrálni a kémiát az iskolai oktatásba, illetve bemutatja a tantárgy társadalmi szempontjait és annak konkrét alkalmazási lehetőségeit. A vó megtekintéséhez látogassa meg az EPCA YouTube csatornát (A kémia nemzetközi éve) (International Year of Chemistry:IYC): http://www.youtube.com/user/epca2011iyc 2 1 See http://www.epca.eu/public/ 2
A tanári kézikönyv első része számos javaslatot tartalmaz óravázlatokra, arra, hogy hogyan tervezzük meg a tantermi kémiai feladatokat a Kémia: minden ami körülvesz című vó segítségével, gyakorlati és vita tevékenységekkel kombinálva. Cél, hogy innovatív és multidiszciplináris megközelítési eszközt javasoljon a kémia oktatásához. A tanári kézikönyv második része számos modult kínál tanárok számára minden, a tanórák megszervezéséhez szükséges kiegészítővel, azaz: háttérinformációval a kémiáról, illetve társadalmi szempontjairól, a vó kulcsfontosságú üzenetéről, fő fogalmakról, továbbá találunk listát a vóhoz javasolt gyakorlati tevékenységekről, vita-feladatokról: nők szerepe a kémiában témakörről, illetve kiegészítő online tananyagokról. Az alábbi kézikönyvet elsősorban középiskolai tanároknak ajánljuk, illetve olyan oktatóknak, akik a kémia más összefüggései pl. tudomány, oktatási intézmények vagy más típusú oktatási struktúrák iránt is érdeklődnek. Célunk, hogy ösztönözzük a tanárokat a vó tantermi használatára, hogy ezáltal elkalauzolják a diákokat a kémiai alkalmazások különböző területeire, hogy megtapasztalhassák a kémia konkrét szerepét hétköznapi és általában társadalmi életünkben. Tehetséges fiatalokkal szeretnénk megszerettetni a kémiát és arra ösztönözni a középiskolásokat, hogy felsőfokú tanulmányaikat kémiából végezzék, ahol a felfedező tanulási módszer dominál. Ezek a kézikönyvek úgy vannak összeállítva, hogy a különböző részeket különálló modulként is fel lehet használni, így a tanárok a kézikönyv teljes egészét vagy csak egy részét is alkalmazhatják. Olyan rugalmas tananyagok és feladatok készítése a célunk, melyek jól alkalmazkodnak a különböző nemzeti oktatási környezethez. Ebben a kézikönyvben javasolt feladatok kiegészítik a diákok ismereteit, illetve fejlesztik kritikus gondolkodásmódjukat és önálló gondolkodásra ösztönöznek. 3 3
1. RÉSZ: JAVASLATOK ÓRAVÁZLATRA Ebben a részben óravázlatok megtervezésére illetve a kémia társadalmi szempontjaira találunk példákat a Kémia: minden ami körülvesz c. vó felhasználásával. Az óravázlat struktúrája magában foglalja a feladatok céljait, az ahhoz szükséges anyagokat, magukat a feladatokat, illetve az egyes feladatok jét. A javasolt óravázlatok rugalmasak és jól alkalmazkodnak a különböző európai oktatási tantervekhez. Minden óravázlat komponenseit részletesen kifejtjük az útmutatóban javasolt modulokban. 1.ÓRA Első lépésként, átadva az alapvető ismereteket a kémiáról és alkalmazásáról, a tanár bemutatja a Kémia: minden ami körülvesz c. vót a diákoknak, majd részletesen megbeszélik a látottakat. Folytatásul, a kémia társadalmi szempontjait figyelembe véve: figyelemfelkeltő kampány készítésére kéri fel a tanár diákjait, melyben a fiatalok, elsősorban a lányok érdeklődését kellene felkelteni kémiai kutatások, ill. a kémia, mint ipar iránt. Hivatkozzon a tanár a 4. modulra: Egyenlőség: tudatos figyelemfelkeltő feladatok kémiából Befejezésül, gyakorlati kémiai feladatokra koncentrálva: a diákok részt vesznek egy, az 5.modulból választott laborkísérletben: Gyakorlati feladatok: anyagok és tulajdonságaik CÉLOK: Olyan ötletek és intézkedések keresése, amelyek növelik a fiatalok érdeklődését a kémia iránt mind az iskolában mind pedig később a választott tanulmányok és karrier során. A fiatalok ösztönzése a témában való továbbtanulásra, bemutatni a kémia szerepét, konkrét alkalmazását hétköznapi életükben, érdeklődésfelkeltő feladatok készítése különös tekintettel a nők kémiában betöltött szerepére. Diákokban erősíteni a természettudományok fontosságát a továbbtanulásban, ezen belül is a kémiáét. 4 ANYAGOK: papír, toll, ceruza vó vagy fotó, kamera számítógép MS programmal és megfelelő szoftverrel A FOLYAMAT: Első lépés A tanár bemutatja a Kémia: minden ami körülvesz c. vót a diákoknak és 4
A FOLYAMAT: Első lépés A tanár bemutatja a Kémia: minden ami körülvesz c. vót a diákoknak és részletesen megbeszélik a látottakat, illetve azt, amit tanultak belőle. Ötletek gyűjtése Kis csoportokban ötleteket gyűjtenek a diákok, hogy hogyan kezdjenek neki annak a kampánynak, mely a kémiára hívja fel a figyelmet, ezen belül is a nők szerepére ebben a tudományágban. 1) Kampánykészítés A diákok csoportmunkával gyűjtik és szelektálják az információkat és döntenek a terjesztési eszközökről és információs csatornákról, valamint elkészítik a kommunikációs tervet. 2) Információcsere A csoportok megosztják egymással munkáikat, kicserélik ötleteiket, céljaikat, a témával kapcsolatos kezdeményezéseiket és levonják a következtetést. Az elkészült munka legyen elérhető a diákok, tanárok és a helyi közösség számára is. ÖTLETEK: A 4. lépés után a tanár leállíthatja a munkát vagy egy gyakorlati feladattal folytathatja, ezzel is bemutatva a kémia konkrét jelenlétét a diákok hétköznapjaiban 3) Gyakorlati feladatok Labor kísérleteket végez a tanár a diákokkal: természetes és mesterséges anyagok égése az 5.modul segítségével: Gyakorlati feladatok: anyagok és tulajdonságaik SZÜKSÉGES IDŐ: 4.5 óra (2 óra az ötletek gyűjtéséhez és megvitatásához, 2 óra a terjesztési eszközök kiválasztásához, 30 perc a kísérletre) 5 5
2. ÓRA Első lépésként, ébresszük fel a diákok érdeklődését a kémia kutatásokban rejlő lehetőségek iránt: készítsenek a diákok egy olyan női életpálya modellt, életrajzot vagy portrét, aki saját országában karriert épített kémiából vagy a petrolkémiából, felhasználva a 4. modul utasításait: Egyenlőség: tudatos figyelemfelkeltő feladatok kémiából. Folytatásként: A tanár bemutatja a diákoknak Kémia: minden, ami körülötted van c.vót, hogy meglegyen az alapismeretük a kémia sokfajta alkalmazási területéről. A vó bemutatása ahhoz szükséges, hogy krüljön, hogyan lehet felkelteni a középiskolások, ezen belül is inkább a lányok érdeklődését a kémia iránt. Befejezésül: a tanár megvitatja a diákokkal a kémia iparág jelentőségét, vitát indít a társadalmi szempontjaival kapcsolatban is: háttérinformációt ad a tanár a kémia specifikus területeiről (pl. üzemanyagok) az alábbi modulok segítségével: 1. modul: Háttérinformációk a kémia hétköznapi életünkben betöltött szerepéről, 2.modul: Kémia: minden, ami körülötted van c.vó és a 3.modul: kapcsolódás online tananyagokhoz kémiából & annak különböző alkalmazásaihoz. Ezek után a tanár megvitatja a diákokkal a feladatokkal járó lehetőségeket és rizikókat. CÉLOK: Segítsünk a diákoknak tudatosítani a kémia fontosságát hétköznapi életükben és növeljük érdeklődésüket a téma iránt. Tanítsuk meg őket a felfedező tanulásra és készítsünk interjút. Használjunk IKT eszközöket vó/pp prezentáció készítésénél. ANYAGOK: vó vagy fotó, kamera számítógép MS programmal és megfelelő szoftverrel A FOLYAMAT: 1) Első lépés: A tanár részletesen áttekinti a 4 modul utasításait: Egyenlőség: tudatos figyelemfelkeltő feladatok kémiából meggyőződik arról, vajon a diákok megértették-e. 2) Ötletek gyűjtése Kis csoportokra osztja a tanár a diákokat (3 vagy 4) és ötleteket gyűjtenek a női kémikus vagy kutatói életpálya tervezéséhez. A tanár említhet példaként olyan női kiemelkedő karriereket, mint amilyen Marie Curie élete és kutatói munkássága volt 3) Információk gyűjtése és rendezése Információk gyűjtése és rendezése 6 6
A FOLYAMAT: 1) Első lépés: A tanár részletesen áttekinti a 4 modul utasításait: Egyenlőség: tudatos figyelemfelkeltő feladatok kémiából meggyőződik arról, vajon a diákok megértették-e. 2) Ötletek gyűjtése Kis csoportokra osztja a tanár a diákokat (3 vagy 4) és ötleteket gyűjtenek a női kémikus vagy kutatói életpálya tervezéséhez. A tanár említhet példaként olyan női kiemelkedő karriereket, mint amilyen Marie Curie élete és kutatói munkássága volt 3) Információk gyűjtése és rendezése Információk gyűjtése és rendezése a kémia hétköznapi életünkben betöltött szerepével (Kémia: minden, ami körülötted van c.vó bemutatásával) különösen a nők kémiai kutatásokban játszott szerepével kapcsolatban. 4) Információcsere: A csapatok bemutatják munkáikat (film vagy PowerPoint prezentáció) osztálytársaiknak, elmagyarázzák a témával kapcsolatos ötleteiket, céljaikat, kezdeményezéseiket és következtetéseiket. Az elkészült munkákat közzéteszik a diákok, tanárok és a helyi közösség számára is (pl. iskolai honlapon). 5) Vita feladatok szervezése: A tanár vitát kezdeményez a kémia területeivel illetve annak társadalmi szempontjaival kapcsolatban: kémia speciális területeiről háttérinformációkkal látja el a tanár a diákokat (pl. üzemanyag) megtekintve az 1. modult: Háttérinformációk a kémiáról hétköznapi életünkből, a 2. modult: Kémia: minden, ami körülötted van c. vó és a 3.modult: kapcsolódás online kémiai tananyagokhoz & annak különböző alkalmazásaihoz. Ezek után a tanár megvitatja a diákokkal a feladatokkal és tevékenységekkel járó lehetőségeket és rizikókat SZÜKSÉGES IDŐ: 6 óra (2 óra az interjúra, 2 óra a vó szerkesztésére vagy a PowerPoint prezentáció készítésére, 2 óra a vitára) 7 3. ÓRA Első lépés, érdeklődés felkeltése kémiai kutatások szerepéről a víztisztítási folyamatokban, felhasználva a 6. modul ötleteit: gyakorlati feladatok: vízi kísérletek. Folytatásként: A tanár bemutatja a Kémia: minden, ami körülötted van c.vót a diákoknak, hogy megfelelő információkkal rendelkezzenek a víztisztítás számos módszerével kapcsolatban. 7
Befejezésül: A kémia egy bizonyos speciális területéről háttérinformációkat ad a tanár (pl. élelmiszer, víz) majd megvitatják közösen a felmerülő lehetőségeket, rizikókat. CÉLOK: Segítsünk a diákoknak tudatosítani bennük a kémia fontosságát hétköznapi életükben és növeljük érdeklődésüket a téma iránt solar still Víztisztítás nem hagyományos eszközökkel ANYAGOK Nagy fém vagy műanyag tál kicsi, vékony üveg vagy bögre (tiszta) Mérőedény vagy hengeres Vékony ponyva (szélesebb, mint az edény) kavics meleg víz Élelmiszer-színezék és só A FOLYAMAT: 1) Első lépés: Kis csoportokban megbeszélik, hogy milyen fontos a víz az egészségre. 2) Információk gyűjtése és rendezése Vízzel kapcsolatos információk gyűjtése, rendszerezése (források, emberi egészségben betöltött szerepe, minőség) a tisztításához használt módszerek az iparban, az alábbi modulok megtekintése: 1.modul : háttérinformációk a kémia hétköznapjainkban betöltött szerepéről, 2. modul :kémia: minden ami körülötted van c.vó és a 3. modul: kiegészítő online anyag kémiából & annak alkalmazásai. 3) Gyakorlati feladatok: 6. modul: Gyakorlati feladatok: víz kísérletek 4) Információcsere: A csapatok leszűrik a tanulságot. Az elkészült munkák (kísérleti adatlapok) legyenek elérhetők a diákok, tanárok és a helyi közösség számára is. 8 SZÜKSÉGES IDŐ: 4 óra (2 óra kutatás, információ gyűjtése és rendezése, 1 óra a kísérletre, 1 óra az információcserére) 8
4. ÓRA Bevezetésképpen keltsük fel a diákok érdeklődését a kémiai kutatások fontosságára az alapanyag iparban: a diákok fogalmazzák meg a különböző mesterséges és természetes anyagok hő ellenállásának fontosságát Folytatásként: A tanár bemutatja a diákoknak Kémia: minden, ami körülötted van c.vót, hogy meglegyen az alapismeretük a kémia sokfajta alkalmazási területéről a ruha és divatiparban. Kísérletet mutat be a tanár a természetes és műszálas anyagok égésével kapcsolatban az 5. modul segítségével: Gyakorlati feladatok: anyagok és tulajdonságok. Végül, háttérinformációt ad a tanár a kémia specifikus területeiről (pl. szintetikus anyagok) az alábbi modulok segítségével 1. modul: Háttérinformációk a kémia hétköznapi életünkben betöltött szerepéről, 2.modul: Kémia: minden, ami körülötted van c.vó és a 3.modul: kapcsolódás online tananyagokhoz kémiából & annak különböző alkalmazásaihoz. Ezek után a tanár megvitatja a diákokkal a feladatokkal járó lehetőségeket és rizikókat. CÉLOK: Segítsünk a diákoknak tudatosítani bennük a kémia fontosságát hétköznapi életükben és növeljük érdeklődésüket a téma iránt természetes és műszálas anyagok tesztelése, mennyire állnak ellen az égésnek ANYAGOK: Természetes anyagok: pamut, gyapjú, selyem, vászon (2 cm-es darabok) Szintetikus: nylon, orlon, műselyem, cellulóz acetát (2 cm-es darabok) Bunsen égő A FOLYAMAT: 1) Első lépés Kis csoportokban megbeszélik a különböző anyagok égéssel szembeni ellenállásának fontosságát. 5) Információk gyűjtése és rendezése Anyagok és azok ellenállását tesztelő, az iparban használatos módszerekről gyűjtenek információkat a diákok (természetes, szintetikus, nano-anyagok) A vó A tanár bemutatja a diákoknak Kémia: minden, ami körülötted van c. vót hogy 9 9
A FOLYAMAT: 1) Első lépés Kis csoportokban megbeszélik a különböző anyagok égéssel szembeni ellenállásának fontosságát. 5) Információk gyűjtése és rendezése Anyagok és azok ellenállását tesztelő, az iparban használatos módszerekről gyűjtenek információkat a diákok (természetes, szintetikus, nano-anyagok) A vó A tanár bemutatja a diákoknak Kémia: minden, ami körülötted van c. vót hogy meglegyen az alapismeretük a kémia sokfajta alkalmazási területéről a ruha és divatiparban. 2) Gyakorlati feladatok: 5. modul: gyakorlati feladatok: anyagok és tulajdonságok, 2. feladat: természetes és mesterséges anyagok égése. 3) Információcsere A csapatok leszűrik a tanulságot. Az elkészült munkák (kísérleti adatlapok) legyenek elérhetők a diákok, tanárok és a helyi közösség számára is. SZÜKSÉGES IDŐ: 4 óra (2 óra kutatásra, információk gyűjtésére, rendezésére és a vó megtekintésére, 1 óra a kísérletekre, 1 óra az információcserére) 10 10
2.RÉSZ: MODULOK Ez a rész számos modult kínál tanárok számára minden, a tanórák megszervezéséhez szükséges kiegészítővel, azaz: háttérinformációval a kémiáról, illetve társadalmi szempontjairól, a vó kulcsfontosságú üzenetéről, fő fogalmakról, továbbá találunk listát a vóhoz javasolt gyakorlati tevékenységekről, valamint a kémia etikai, társadalmi és legális aspektusairól. Az utolsó modul kiegészítő online kémia tananyagokhoz, illetve azok konkrét területeihez csatlakozik: gazdaság és üzlet, energia, élelmiszer, közlekedés, víz és végül petrolkémia és az anyagok. 1.MODUL: HÁTTÉRINFORMÁCIÓ Időtlen idők óta a kémia már részét képezi az életünknek. "A dolgok tudományának", vagy "központi tudománynak" is hívják, mert összeköti a fizikát a természettudomány más területeivel, mint pl. csillagászat, geológia és biológia. Sem kezdete, sem vége, mivel jelen volt az univerzum keletkezése óta. A kémia tudományága az anyag és a kémiai változások tanulmányozása. A kémiai kutatás nem csupán a természet alapvető kérdéseire ad választ, hanem az emberek életét is érinti. Kémia kell ahhoz például, hogy erősebb fémeket gyártsanak, a talaj növénytermesztését fokozzák, hogy elpusztítsák a káros baktériumokat, illetve hogy a környezeti szennyeződések szintjét mérjék. Olyan új anyagok fejlesztését is lehetővé tette, mint a műanyagok, rostok, és új gyógyszerek ". 2 A kémia ma egy új korszak küszöbén áll. Egy évszázaddal korábban a kémia még csak keresgette a módját, hogy megtalálja az emberi jólét nagyszabású megoldásait. De most, a kémiának egy sokkal döntőbb szerepet kell betöltenie, mint valaha, hiszen az egész világ olyan új felfedezésekre és megoldásokra épül, melyek az emberi társadalom legnagyobb kihívásait jelentik. Elengedhetetlen számos globális probléma esetében :víz, élelmiszer, energia, környezetvédelem és egészség hogy egy párat említsünk, hiszen olyan sok terület van, mely figyelmet érdemel egy normális és fenntartható élet érdekében. Ahhoz, hogy megfeleljünk ezeknek a bonyolult és valóban globális kihívásoknak, nem szabad csak arra építeni, amit a múltban tanultunk, hanem arra kell törekednünk, hogy újra felfedezzük és feltaláljuk a kémiát a jövő számára. A kémiai alkalmazások számos területen jelen vannak, és nagy hatást gyakorolnak életünkre. Íme néhány példa a kémia társadalomra gyakorolt hatásairól: 11 Kémia a bőséges élelmiszerkínálat kulcsa. A műtrágyák elősegítik a haszonnövények növekedését, és segítik feltölteni a talajt. A növényvédelem új lehetőségei nem csak a kártevők és növénybetegségek ellen véd, hanem lehetővé teszi a növények bőségesebb termését is. Műanyag csövekkel az öntözés telepítése is egyszerűbb. Ez azt jelenti, többen jutnak tápláló gyümölcshöz és zöldséghez. 2 Britannica Online for Kids, article chemistry, http://kids.britannica.com/comptons/article-9273618/chemistry. Accessed 22.08.2011. 11
Az orvostudomány területén egyre többen köszönhetik ellátásukat az utóbbi évszázadban történt felfedezéseknek, pl. az első sulpham (sulphuricdiam) szerek. Ezután a szerek száma és típusa egyre változatosabb lett az antibiotikumoktól és az analgesicktől kezdve az antipyretikig és az antitumoralokig. Számos betegség gyógymódját és ellenszerét megtalálták és elmondhatjuk, hogy a kémiai felfedezéseknek köszönhetően az élettartam jelentősen növekedett. A textíliákhoz felhasznált modern anyagok természetes és mesterséges (szintetikus) anyagok keverékei, melyek használata praktikusabb, tartósabb, könnyebb mosni; szakemberek a természetes anyagokat (pamut, gyapjú) szintetikus anyagokra cserélték (akril, poliészter és viszkóz). Kozmetikai termékek, sampon és szappan (összetételében), mind kémikusok munkájának és vizsgálatainak eredménye. Gondolkozott már azon, milyen lenne a fogkrém, ha összetételét és tulajdonságait tekintve nem oldódna vízben? Élelmiszereket polisztirolba és poliolefinekbe csomagolnak. A csomagolás vastagsága 30%-kal csökkent az elmúlt 10 évben, ami kevesebb felhasznált anyagot, több frissességet és tartósságot jelent az élelmiszer esetében, és így nagyobb biztonságot is. A különböző csomagolásoknál használt alacsony sűrűségű polisztirol és poliolefinek lehetővé tették az ipar számára, hogy csökkentsék az energiafelhasználást, és a széndioxid-kibocsátással járó energia-termelést (ami hozzájárul az üvegházhatáshoz). Ajtók melaminból készülnek - a karcolásoknak jól ellenálló anyag és könnyen tisztítható, a székek acrilonitrile-butadien-sztirolból készülnek (ABS), vinilpárnával. Polipropilént használnak szőnyegek kötelek, sőt a sport ruhák készítésénél is. Az akril szálakból készült szőnyeg jobban ellenáll a szennyeződésnek. A legtöbb festék pigment különböző színű, és ellenálló a külső környezettel szemben, mint a fény, páratartalom és mosás. A festékek összetétele négy fő vegyi anyagból áll: gyanta, pigmentek, oldószerek és adalékanyagok. A technológia rengeteget fejlődött az olyan találmányoknak köszönhetően, mint a vulkanizált gumi, nylon, kevlár és alumínium gyártása. A feldolgozható, termékké formálható anyagokat a vegyipar szolgáltatja. Ma a kémia fő szerepe a technológiai fejlődésben az új anyagok kutatásában, illetve az olyan elektrokémiai folyamatok tanulmányozásában áll, mint például korrózió, hogy az anyagok előállítása olcsóbb legyen stb. Ha jobban körülnézünk, minden ember által készített tárgy korábbi kémiai kutatás eredménye. Ez a néhány példa jól mutatja, hogyan irányítja életünket és modern társadalmunkat a kémia. Elmondhatjuk tehát, hogy kémia nélkül semmi nem működne valójában. Kémia mindennek az alapja, mely anyagot biztosít számunkra. Körülöttünk minden a kémiai folyamatok eredménye, nem csak az anyagoknak, de a gondolatoknak, érzéseknek, érzelmeknek is. A kémiának köszönhetően élünk és a kémia is rajtunk keresztül létezik. 12 12
2.MODUL: KÉMIA: MINDEN AMI KÖRÜLÖTTED VAN A VIDEÓ A Kémia: minden, ami körülötted van c. vó 2011-ben, a kémia nemzetközi évében készült, hogy bemutassa a kémia számos területét és felkeltse a fiatalok érdeklődését. A vó bemutatja, hogy milyen hosszú utat tett meg a kémia hétköznapi életünkben. Olyan dolgok vesznek minket körül, melyek kémiai folyamatok eredményei. Például: A thermoplasztik (hőre lágyuló) csomagolás hosszabb ig őrzi meg a terméket, mint korábban. A különböző csomagolásoknál használt alacsony sűrűségű polisztirol és poliolefinek lehetővé tették az ipar számára, hogy csökkentsék az energiafelhasználást és a CO2-kibocsátást. Kompozit anyagok védik a csúnya karcolásoktól a sokat használt eszközöket, például a hűtőszekrényt vagy a sütőt és könnyebb kezelni is. A minden házban megtalálható szigetelő hab, amitől annyira függünk manapság, s ami néhány évtizeddel ezelőtt nem is létezett, energiatakarékos és környezetbarát, mivel csökkenti az energiafogyasztást és a CO2-kibocsátást. Audió és vó készülékek, melyeket nap mint nap használunk, pl. mp3 lejátszó, számítógép, vó lejátszó, mind erős műanyagból készül, ami igen népszerű napjainkban; mindenhol találkozunk velük. A műszálak, melyekkel szinte minden ruhadarabunk rendelkezik, meleget és kényelemérzetet biztosítanak a számunkra, és életünk nélkülözhetetlen részeivé váltak. A vizet is a kémia befolyásolja és teszi nélkülözhetetlenné az élet fenntartásához. Vízkezelési megoldásokat fejlesztettek, hogy megakadályozzák a betegségek terjedését, hogy a szárazság és a szélsőséges időjárás sújtotta helyeken a tiszta vízhez könnyebben hozzá lehessen férni, a műanyag vízcsövek csökkentették a víz pazarlását, és segítik a világ növekvő népességét. A nemzetközi kommunikáció és mobil fizetés is a mobiltelefonok megjelenésének köszönhető, melyek könnyű, erős műanyagból készülnek. Műanyag vegyületeket és gumikat használnak az autók szerkezetéhez, hogy azok biztonságos, erős, de könnyű és optimális hatékonyságúak legyenek, miközben csökkentik a káros anyag kibocsátást és az energiafelhasználást. A fogyasztói műanyag segíti az embereket az információkhoz való könnyebb hozzáféréshez, az interneten távolsági kommunikációhoz az asztali számítógépek és laptopok segítségével. Információs és kommunikációs technológiák (IKT) is a fogyasztói műanyagtól függnek, hiszen szükség van olyan eszközre, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy megtekintse az információkat. 13 Amikor a védelemről van szó, sok olyan terület van, ahol a kémia elengedhetetlenné vált. A burkolásnak nagy szerepe van életünkben, mivel megvédi falakat az eróziótól és a nedvességtől, megakadályozza a penészesedést, és sok szín közül lehet választani. A szintetikus szálak életünk fontos részei. Jelen vannak kórházakban steril kötszerek formájában, amelyek naponta szükségesek. Biztonságosságuk, higiéniai és védelmi szempontjaik fontossá teszik őket az orvostudományban. 13
Kémiai fertőtlenítőt-és fájdalomcsillapítót betegség kezelésére és a fájdalom ellen gyakran használnak. Fájdalomcsillapító hatásukon túl életet is menthetnek. Drogériákban tabletták, szirupok, porok formájában kaphatók. Fecskendőkön, perfúzión keresztül is adhatók. Az olyan egyszer használatos műanyagok, mint ezek, kulcsfontosságúak a betegségek elterjedésének megakadályozásánál. Végül, de nem utolsósorban, műszaki polimerek: ők a legújabb felfedezések, melyek lehetővé tették számunkra az új technológiák fejlesztését, a jövő energiaellátását. Most már vannak napelemek, szél és víz turbinák, stb. Van eszköz az energiatakarékosságra, a hatékonyabb kihasználásra úgy, hogy megőrizzük a virágzó életet, mindezt a kémiai evolúciónak köszönhetően. A vó bemutatja, mi mindent ért el a kémia mára, illetve azt, hogy ez a tudomány hogyan járult hozzá sok terület fejlesztéséhez, beleértve a mobiltelefont, a televíziót, információs és kommunikációs technológiákat, vagy akár a zenét és a művészetet. Kevesen tudják, hogy valójában a kémiai folyamatok képezik az alapját mindennek, ami körülvesz minket. A kémia életünkben betöltött szerepét sajnos gyakran elhomályosítják például a vegyi anyagok környezetszennyező tulajdonságai, a vegyszerek, amelyek károsak az egészségünkre, és rákot okozhatnak. Nem szabad elfeledkeznünk a kémiának köszönhető legfontosabb fejlesztésekről, mint pl. a vízkezelés, számos gyógymód, egyszer használatos műanyag, vegyi fertőtlenítő, sőt a műszaki polimerek, hiszen nagy előrelépést jelentettek a kémia minden hátránya ellenére is. Például, a fogyasztható energia területén levont tanulságokat az orvostudományban alkalmazták, és ezzel problémák százait sikerült megszüntetni, ami néhány évtizeddel ezelőtt még elképzelhetetlennek tűnt. 14 14
3.MODUL: KIEGÉSZÍTÓ ONLINE ANYAGOK KÉMIÁBÓL & ANNAK ALKALMAZÁSAI Ebben a részben hasznos linkeket találnak a tanárok oktatási tananyagokhoz és projektekhez, melyek segítségül szolgálhatnak az órák előkészítéséhez, háttérinformációt jelenthetnek a diákoknak, és egyéb, az osztályteremben elvégezhető feladatokat is találhatunk a Kémia: minden, ami körülötted van c. vó kiegészítéseként. Témák szerint találunk linkeket a tananyagokhoz, és a kémia sok alkalmazási területeiről is kapunk információkat. 1. GAZDASÁG- ÜZLET Forrás Link Leírás Üzleti kémiai magazin Ez a cikk a rövid távú üzleti kémiai környezettel foglalkozik, amelyben az ipar a globális üzleti kémia következménye. Ez a cikk a kémiai rövid távú üzleteivel foglalkozik, amelyben az ipar, valamint a kémia globális üzleteinek következményei kerülnek előtérbe. Zöld Kémia A zöld kémia elterjedését és fejlesztését segítő szervezet honlapja, vagyis a természetbarát termékek, a fenntartható gazdaság és egészségesebb emberek tudományos fóruma. A honlap definíciókat, alapelveket és oktatási tananyagokat tartalmaz. Élet kémiai bloggal Blog a témáról, közösségi kapcsolatok építése kémia vállalatok és közösségek között. Oxford Economics Jelentés az Oxford Economics-ból az angliai kémiai kutatások gazdasági előnyeiről 15 Amerikai Kémiai Tanács (American Chemistry Council) Cikk a kémiáról a gazdaságban Wikianswers Kérdés: Mi a kémia jelentősége a gazdaságban? 15
2. ENERGIA Forrás Link Leírás U4energy verseny Alkalmazott kémia alapítványok és alkalmazások Scripps kutatóintézet Központi Tudományág, Cleantech Kémia RSC kémiai tudományok előmozdítása Körülöttünk minden kémia projekt A U4energy egy izgalmas, pán-európai verseny általános és középiskolák számára. Célja, hogy innovatív ötleteken keresztül ösztönözze a diákokat az energiafogyasztás csökkentésére és felhívja a figyelmet az energia felelősségteljesebb használatára. Cikk, mely elmagyarázza az energia fontosságát a kémia területén belül Energia Forrás Kémia Cikk az alga és vízenergiáról Cikk a kémiáról, energiáról és éghajlatváltozásról Cikk a jövő kémiájáról és energiájáról a projekt honlapjáról: " Körülöttünk minden kémia," amelynek célja, hogy hozzájáruljon a tudományos tantárgyak különösen a kémia egész életen át tartó tanulásához. 16 16
3. ÉLELMISZER Forrás Link Leírás A Phoenix Egyetem oktatói honlapja: Chemistryland ACS Chemistry for Life Chemistry explained Foundations Cikkek a kémia korai hatásairól: tartósító kémia Cikk az élelmiszeriparban (kémiában) elérhető karrierekről. Cikk az élelmiszer-tartósítószerekről. Kémia és az élelmiszerek Charles Abrams és Joy Walker professzorok által bemutatott szórakoztató bemutató és előadássorozatok a kémia és az élelmiszerek kapcsolatáról. Minden rész érdekes történeteket tartalmaz az élelmiszerekről, azok előállításáról, hangsúlyt fektetve a kémiára, mint minden alapjára. PennState Mezőgazdasági Egyetem honlapja Az élelmiszer-kémia definíciója 17 17
4. ÜZEMANYAGOK Forrás Link Leírás A U4energy honlapja, az energia oktatásával kapcsolatos projekt, mely európai versenyt az Európai Bizottság szervezi. Chemistry explained Foundations U4energy projekt vitatémákról kártyákat tartalmaz az energiával kapcsolatban, melyek a kémia energiaszektorban betöltött szerepének megvitatásához szolgálhatnak alapul. Cikkek a kémiáról és az energiáról ACS Kémia az életért ACS Webinar honlapja Webinar: Növelhető az energia? A kémia szerepe a jövő energiájában. New Zealand Kémiai Intézet honlapja Cikk a kémiáról a széniparban Oracle ThinkQuest oktatási projekt honlapja Cikk:alternatív energiafajták összehasonlítása kémia & nukleáris energia Blog a kémia és a fenntartható világ kapcsolatáról Cikk a zöld kémiáról, környezet, tudomány & társadalom a nem szakértő olvasó számára enotes.com honlapja oktatási online segédanyagok-kal. Cikk az üzemanyagokról és az üzemanyag-kémiáról 18 18
5. EGÉSZSÉG Forrás Link Leírás Xplore Health projekt honlapja Nanoyou projekt honlapja A National Institute of General Medical Sciences honlapja Az Xplore Health egy európai oktatási honlap élvonalbeli egészség- kutatásokról, mely innovatív multimédia és gyakorlati feladatokat kínál a fiataloknak, iskoláknak, tudományos központoknak és múzeumoknak az Interneten keresztül. NANOYOU (Nano for Youth) egy olyan európai projekt volt, mely a fiatalok alapismereteit bővítette a nanotechnológiával kapcsolatban (NT) illetve dialógusokat szervezett a téma etikai, jogi és társadalmi aspektusairól (ELSA). Cikk a kémia egészségben és a gyógyszerfejlesztésben betöltött szerepéről. A Wall Street Journal egészségügyi blogja WikiAnswers honlapja Cikk: Nobel díjas vegyész folyamatok segítik az orvostudományban a szintézist. Cikk a kémia orvostudományban betöltött szerepéről 19 19
6. KÖZLEKEDÉS Forrás Link Leírás Az Európai Petrolkémiai Szövetség által kiadott 2 prospektus az autók és a vegyipar kapcsolatáról. Lásd: Kémia: minden ami körülvesz honlap Prospektus a Mercedes történetéről és egy rajzfilm az első Mercedes tesztvezetésről (2009) A U4energy, az energia oktatásával kapcsolatos projekt honlapja, mely európai versenyt az Európai Bizottság szervezi. A U4energy projekt vitatémákról tartalmaz kártyákat a közlekedéssel kapcsolatban, melyek a kémia közlekedésben betöltött szerepének megvitatásához szolgálhatnak alapul. Yahoo Válaszok honlapja Kérdések és válaszok a kémia közlekedésben betöltött szerepének fontosságáról. Nemzeti Akadémiai sajtó honlapja, mely az alábbi szervezetek cikkeit teszi közzé: National Academy of Sciences, National Academy of Engineering, Institute of Medicine, valamint a Nemzeti Kutatási Tanács. Cikk: A XXI.sz.-I kémia szerepe a közlekedésben és az energiában. A Princeton Egyetem Kutatóközpontjának honlapja (Combustion Energy Frontier Research Centre) Cikk a kémiáról és a közlekedésről 20 Kémiai naplók: a jó, a rossz és a csúnya: blog a kémia hétköznapjainkat befolyásoló hatásairól Cikk a kémiáról és a közlekedésről. Szakértők honlapja Kémia (biokémiát beleértve) Cikk: autóalkatrészek kőolajból? 20
Live Science honlap Cikk az élet kémiájáról: Műanyagok az autókban. Blog: kémia egy fenntartható világért Cikk a zöld kémiáról, környezetvédelemről, társadalom & tudományról, a nem műszaki olvasó számára források a közlekedésről. 21 21
4.MODUL: EGYENLŐSÉG: TUDATOS FIGYELEMFELKELTŐ FELADATOK KÉMIÁBÓL Ebben a részben az Xperimania projekthez kapcsolódó feladatokkal találkozhatnak. Az Xperimania projektet az Európai Petrolkémiai Szövetség (Appe) szervezte és az Európai Iskolahálózat koordinálta. Az EU, a tagjelölt illetve az EFTA országok iskolái számára nyitott a projekt. A résztvevő diákok életkora 10-20. között kell, hogy legyen. A részvétel ingyenes. Minden további információt a projektről, a jelentkezéshez az alábbi honlapról tudhatnak meg: www.xperimania.net. A kezdeményezés része a Kémia Nemzetközi Évének. A javasolt feladatok a Kémia Nemzetközi Évéhez kapcsolódnak életünk, jövőnk, melyek célja, hogy a diákok érdeklődését felkeltsék a kémiai továbbtanulási és karrier lehetőségekről és a nők kémiában betöltött szerepéről. Ebben a részben számos gyakorlati feladatot ismerhetnek meg kémiából, melyek a diákok ismereteit bővítik a tudományos folyamatokról. A javasolt kísérletek a következők: 1. EGY NŐI KÉMIKUS PORTRÉJÁNAK ELKÉSZÍTÉSE A feladat célja Interjú egy női vegyésszel, és egy rövid vó vagy egy PowerPoint prezentáció összeállítása képekkel illusztrálva az interjúról ill. a kutatásról. Szükséges idő 6 óra (2 óra interjú és 4 óra vó vagy egy PowerPoint prezentáció összeállítása) Link www.xperimania.net Pedagógiai célok A diákok rávezetése a kémia fontosságára a hétköznapjainkban Felfedező tanulás módszerének elsajátítása és interjú készítése 22 IKT eszközök alkalmazása és vó vagy egy PowerPoint prezentáció összeállítása Anyagok vó vagy fényképezőgép számítógép MS programmal és megfelelő szoftverrel 22
Folyamat A tanár irányíthatja a feladatot és az alábbi módon segíthet a diákoknak előkészülni a feladatra: A diákok bevonása előkészítő beszélgetésekbe a kémia hétköznapjainkban betöltött fontos szerepéről Utalás releváns intézményekre (egyetemek vagy vállalatok), kapcsolat felvétele, helyi akciók szervezése, pl. találkozás kutatókkal, vagy előadások szervezése az iskolában. A kutatás felügyelete. A film/pp prezentáció elkészítése a megfelelő szoftverrel. Eredmények a diákok számára Figyelem felkeltése a nők kémiában betöltött szerepére. Érdeklődés felkeltése a téma iránt fiúk és lányok számára egyaránt. A kémiaórák szórakoztató jellegének kiemelése. Digitális eszközök használata kémiai dokumentációknál. Felfedező tanulás módszerének támogatása. Diákok ösztönzése tudományos karrier választására. IKT eszközök használata ( PC és MS program, vo ás fényképezőgép) 23 23
2. KAMPÁNY MEGTERVEZÉSE NŐK ÉS A KÉMIA CÍMMEL A célja feladat Figyelemfelkeltő kampány tervezése a női hallgatók kémia iránti érdeklődésének növelése érdekében különböző tájékoztatási, terjesztési eszközök készítésével (poszterek, vók, képeslapok, blog). Szükséges idő 6 óra (2 óra ötletek keresése, megvitatása, 4 óra tájékoztatási, terjesztési eszközök összeállítása) Link www.xperimania.net Pedagógiai célok A diákok a tudomány, különösen a kémiai tanulmányokhoz való hozzáállásának megváltoztatása Olyan ötletek, feladatok keresése, melyek növelik a tanulók érdeklődését a kémia iránt az iskolában, továbbtanulásaik ill. karrierük során. Anyagok papír, toll, ceruza vó vagy fényképezőgép számítógép MS programmal és megfelelő szoftverrel Folyamat A tanár irányíthatja a feladatot és az alábbi módon segíthet a diákoknak előkészülni a feladatra: A diákok bevonása előkészítő beszélgetésekbe a kampányról. A diákok bevonása előkészítő beszélgetésekbe a kémia hétköznapjainkban betöltött 24 fontos szerepéről. Kampánytéma meghatározása. Feladat felügyelete. Eszközök előkészítése (poszterek, vók, képeslapok, blog...) a megfelelő 24
Folyamat A tanár irányíthatja a feladatot és az alábbi módon segíthet a diákoknak előkészülni a feladatra: A diákok bevonása előkészítő beszélgetésekbe a kampányról. A diákok bevonása előkészítő beszélgetésekbe a kémia hétköznapjainkban betöltött fontos szerepéről. Kampánytéma meghatározása. Feladat felügyelete. Eszközök előkészítése (poszterek, vók, képeslapok, blog...) a megfelelő szoftverrel. Eredmények a diákok számára Figyelem felkeltése a nők kémiában betöltött szerepére. Érdeklődés felkeltése a téma iránt fiúk és lányok számára egyaránt. A kémiaórák szórakoztató jellegének kiemelése. Digitális eszközök használata kémiai dokumentációknál. Felfedező tanulás módszerének támogatása. Diákok ösztönzése tudományos karrier választására. 25 25
3. POSZTER KÉSZÍTÉSE NŐK ÉS A KÉMIA CÍMMEL A célja feladat Poszter készítése (digitális vagy kézzel gyártott) a Nők és a kémia témakörben. Szükséges idő 2 óra Link www.xperimania.net Pedagógiai célok Eredeti gondolatok megjelenítése a kémiával kapcsolatban, kémiai karrier előnyeiről, különösen a nők számára. Művészi kreativitás fejlesztése. Anyagok papír, toll, ceruza vó vagy fényképezőgép számítógép MS programmal és megfelelő szoftverrel Folyamat A tanár irányíthatja a feladatot és az alábbi módon segíthet a diákoknak előkészülni a feladatra: A diákok bevonása előkészítő beszélgetésekbe az elkészítendő poszterről. Utalás releváns intézményekre (egyetemek vagy vállalatok), kapcsolat felvétele, helyi akciók szervezése, pl. találkozás kutatókkal, vagy előadások szervezése az 26 iskolában. A kutatás és a művészi munka felügyelete. A digitális poszter elkészítése a megfelelő szoftverrel. 26
Eredmények a diákok számára Figyelem felkeltése a nők kémiában betöltött szerepére. Érdeklődés felkeltése a téma iránt fiúk és lányok számára egyaránt. A kémiaórák szórakoztató jellegének kiemelése. Digitális eszközök használata kémiai dokumentációknál. Felfedező tanulás módszerének támogatása. Diákok ösztönzése tudományos karrier választására. 27 27
5.MODUL: GYAKORLATI FELADATOK: ANYAGOK ÉS TULAJDONSÁGAIK Ebben a fejezetben számos, az Xperimania projekthez kapcsolódó kémiai kísérlettel, gyakorlati feladattal ismerkedhetnek meg, melyek elmélyítik a diákok ismereteit kémiai fogalmakról és tudományos folyamatokról. Az Xperimania projektet az Európai Petrolkémiai Szövetség (Appe) szervezte és az Európai Iskolahálózat koordinálta. A javasolt tevékenységek fontos témákat érintenek és segítenek megérteni a tudomány fogalmait, és lehetőség nyílik arra, hogy a diákok elsajátítsanak olyan fontos képességeket, mint kísérleti és adatgyűjtési készség. Ezek közé tantermi és laboratóriumi feladatok tartoznak, amit a tanár és a / diákjai végeznek el Az Xperimania projekt kísérleteivel a diákok remélhetőleg alaposabban megismerkednek a hétköznapi életükben szereplő anyagokkal és tulajdonságaikkal kapcsolatos tudományos kísérletekkel. Ebben a tanári útmutatóban 3 kísérleti példával ismertetjük meg a tanárokat az anyagokkal és tulajdonságaival kapcsolatban. A Kémia, minden ami körülvesz c. vóhoz szorosan kapcsolódó gyakorlatokat az óravázlatba is be lehet építeni. Ebben az útmutatóban szereplő három, az Xperimania projekthez kötődő kísérlet a Young EPCA Think Tank csapata válogatta össze és a legjobb került be a fenti vóba. Az Xperimania projekt további kísérleteit az alábbi honlapon találják: www.xperimania.net. 28 28
1. SODIUM POLYACRYLATE EGY POLIMER A BABÁK EGÉSZSÉGÉÉRT Kísérlet célja Link Pedagógiai célok Szükséges idő Annak krítése, hogy vajon a pelenkák miért tartják szárazon a csecsemők nadrágját. http://www.xperimania.net A diákok megfigyelik a pelenka összetételét, és azt, hogy hogyan reagál a vízre. 15 perc Anyagok 1 pelenka víz pohár spatula vízmérő edény mérleg a sodium polyacrylate tömegének méréséhez élelmiszerszínezék (nem kötelező) Folyamat Nyissuk szét a pelenkát és gyűjtsük a fehér port egy pohárba A fehér por megmérése Adjunk hozzá vizet és jegyezzük fel a térfogatát Ételszínező hozzáadása (opcionális) 29 Újabb mérés és annak megállapítása, mennyivel növekedett a por tömege Eredmények a diákok számára Tudományos folyamatokról megszerzett tudás Szárazanyag tartalom és a folyadék mennyiségének megmérése 29
Eredmények a diákok számára Tudományos folyamatokról megszerzett tudás Szárazanyag tartalom és a folyadék mennyiségének megmérése Adatok értelmezése. Tudományos kérdések feltevése Tudományos kísérletek elvégzése. Kémiai háttérinformációk elsajátítása. Polymerek: sodium polyacrylate. Víz Kémiai reakciók, melyek magukban foglalják a víz felszívódását. 2. TERMÉSZETES ÉS MESTERSÉGES ANYAGOK ÉGÉSE Kísérlet célja Link Pedagógiai célok Szükséges idő Természetes és mesterséges anyagok viselkedésének tanulmányozása az égés során. http://www.xperimania.net A diákok megvizsgálják a laborban a természetes és mesterséges anyagok égésének különbözőségét. 30 perc Anyagok természetes anyagok: pamut, gyapjú, selyem, vászon (2 cm-es csík) 30 mesterséges anyagok: nylon, orlon, műselyem, cellulóz acetát (2 cm-es csík) Bunsen égőr Folyamat Vágjunk le 4 cm széles sávot különböző természetes és mesterséges anyagokból, mint pl. ruhákból/ törölközőből/lepedőből/függönyből Gyújtsuk meg az anyagokat sorjában. 30
Folyamat Vágjunk le 4 cm széles sávot különböző természetes és mesterséges anyagokból, mint pl. ruhákból/ törölközőből/lepedőből/függönyből Gyújtsuk meg az anyagokat sorjában. Egy táblázatban foglaljuk össze az égések eredményei közti különbségeket tekintettel a: gyorsaságra, szagokra, hátrahagyott hamura, a láng színére. Eredmények a diákok számára Tudományos eljárás: A szálak tanulmányozása égés során. Adatok, eredmények értelmezése. Tudományos kérdések feltevése Tudományos kísérletek elvégzése Kémiai háttér: Égés Polimerek. Természetes és mesterséges anyagok. Kémiai reakciók beleértve a molekuláris oxigént. 31 31
3. AZ ANYAGOK FELÜLETE Kísérlet célja Link Pedagógiai célok Szükséges idő Annak megfigyelése, mi történik, ha olaj, víz és mosó/mosogatószer keveredik. http://www.xperimania.net Az anyagok szerkezetének tanulmányozása reakció közben 10 perc Anyagok 2 forró cső dugó víz olaj mosószer/mosogatószer mikroszkóp mérőedény Folyamat Két forró csőbe tegyen kb. 25-25 ml vizet. Tegyen az egyikbe dugót és rázza össze. Hagyja állni pár percig. Mi történik a keverékkel? Hol találkozik a víz az olajjal? Adjon néhány csepp mosogató/mosószert a másik forró csőbe. Nézzük meg, mi történik az olaj és a víz találkozásánál. Figyeljük meg alaposan pár percig, majd tegyünk dugót a forró csőbe, rázzuk fel, majd pár percig hagyjuk ismét állni. Mi történik a keverékkel? 32 Néhány cseppet tegyünk a keverékből mikroszkóp alá, és nézzük meg kicsi és közepes nagyításban. Ha problémás a mikroszkópot fókuszálni, adjunk hozzá egy csepp kék ételszínezőt, keverjük össze. Rajzoljuk és írjuk le, mit láttunk a mikroszkóppal. 32
Folyamat Két forró csőbe tegyen kb. 25-25 ml vizet. Tegyen az egyikbe dugót és rázza össze. Hagyja állni pár percig. Mi történik a keverékkel? Hol találkozik a víz az olajjal? Adjon néhány csepp mosogató/mosószert a másik forró csőbe. Nézzük meg, mi történik az olaj és a víz találkozásánál. Figyeljük meg alaposan pár percig, majd tegyünk dugót a forró csőbe, rázzuk fel, majd pár percig hagyjuk ismét állni. Mi történik a keverékkel? Néhány cseppet tegyünk a keverékből mikroszkóp alá, és nézzük meg kicsi és közepes nagyításban. Ha problémás a mikroszkópot fókuszálni, adjunk hozzá egy csepp kék ételszínezőt, keverjük össze. Rajzoljuk és írjuk le, mit láttunk a mikroszkóppal. Most hol találkozik a víz az olajjal hogy hozzáadtuk a mosogatószert? Mi történt az olaj mennyiségével, amikor érintkezett a vízzel? Mi képződött a felszínen ahol levegő érte a vizet? A felszínen ugyanúgy viselkednek a részecskék, mint a keverék közepén? Eredmények a diákok számára Tudományos folyamatok: Különböző folyadékok viselkedésének tanulmányozása azok keveredésekor. Adatok értelmezése. Tudományos kérdések feltevése. Tudományos kísérletek elvégzése. Kémiai és fizikai háttérismeret. 33 Folyamatok értelmezése. Víz polár anyag. Olaj nem polár anyag. Tisztítószer felületaktív anyag. 33
6.MODUL: GYAKORLATI FELADATOK: VÍZ KÍSÉRLETEK Ebben a részben néhány kémiai gyakorlati feladattal ismerkedhetnek meg, hogy a diákok elmélyíthessék a kémiai ismereteiket a tudományos folyamatokról. A javasolt kísérletek a Kémia Nemzetközi Évének Globális Kísérlet programjának keretein belül készültek http://water.chemistry2011.org/web/iyc. A Kémia Nemzetközi Éve (The International Year of Chemistry (IYC 2011) az Elméleti és Alkalmazott Kémia Nemzetközi Uniója (IUPAC the International Union of Pure and Applied Chemistry), és az UNESCO, az ENSZ Nevelésügyi, Tudományos és Kulturális Szervezetének kezdeményezése. Kémia Nemzetközi Évének Globális Kísérlet programja IUPAC kémiai oktatási bizottságának kezdeményezése az általános iskolás diákoktól kezdve a felsőoktatásban tanulók diákokig, minden tanulónak szól. A kísérletek segítenek megértetni a diákokkal a kémia szerepét a vízminőség és tisztítási folyamatokban. Ugyanakkor a diákok egy globális online térkép készítésében is részt vesznek, amikor a vízminőségi és vízkezelési kísérleteiket végzik ill. arról beszámolót készítenek. A javasolt tevékenységek fontos témákat érintenek és segítenek megérteni a tudomány fogalmait, és lehetőség nyílik arra, hogy a diákok elsajátítsanak olyan fontos képességeket, mint kísérleti és adatgyűjtési készség. Ezek közé tantermi és laboratóriumi feladatok tartoznak, amit a tanár és a / diákjai végeznek el. Kémia Nemzetközi Évének Globális Kísérlet programja olyan kísérleteket mutat be, melyek a víz tulajdonságait, szűrést, anyagok szivárgását, illetve a víz tisztítását a solar still (lásd: alábbi fejezet) segítségével tesztelik. Ebben a tanári útmutatóban, a tanároknak két, az óravázlatba beépíthető víz kísérletet ajánlunk, melyek a Kémia: minden, ami körülvesz c. vóval jól kombinálható. A kísérleteket a Young EPCA Think Tank csapata válogatta össze és a Kémia Nemzetközi Évének Globális Kísérletei közül a legjobb került be a fenti vóba. A víz sótartalmával és savasságával kapcsolatos további kísérleteket a Kémia Nemzetközi Évének Globális Kísérlet honlapján találhatunk: http://water.chemistry2011.org/web/iyc/experiments 34 34
1. SZŰRÉS, SZIVÁRGÁS Kísérlet célja Link Pedagógiai célok Szükséges idő Vízszűrés természetes, helyi forrásból. http://chemistry2011.org A diákok háztartási anyagokból építenek vízszűrőt. 50 perc Anyagok 2 liter piszkos azaz nem tisztított természetes víz 3 liter tiszta víz 1 2l-es üdítő műanyag palack kupakkal 2db 2l-es üdítős műanyag palack, az egyiknek az alját levágjuk, mint egy tölcsér, a másiknak a tetejét. 1 nagy bögre (500 ml-e, vagy 2 csésze) 2 evőkanál timsó 1½ csésze finom homok 1½ csésze durva homok 1 csésze kis kavics 1 kávé filter 1 gumiszalag 1 nagy kanál Egy óra, lehetőleg stopperóra Folyamat Töltse a folyó, patak, tartályvizet a 2 literes, kupakos üvegbe. Tegye a kupakot a palackra és erőteljesen rázza össze 30 másodpercig. Folytassuk a levegőztető folyamat és öntsük a vizet egy másik palackba, vagy a főzőpohárba, majd öntögessük a vizet oda-vissza körülbelül 10-szer. Ha szénsavas lett, a gáz elillant ( buborékok nem lesznek). Öntse a szénsavas vizet a tetején levágott üvegbe. Adjunk a szénsavas vízhez 2 evőkanál timsót. A keveréket lassan, 5 percig keverjük. Hagyja állni a vizet a tartályban. Figyelje a vizet öt perces időközönként, összesen 20 percen keresztül. Az üvegből, az alját levágva az alábbiak szerint szűrőt készítünk: 35 35
Folyamat Töltse a folyó, patak, tartályvizet a 2 literes, kupakos üvegbe. Tegye a kupakot a palackra és erőteljesen rázza össze 30 másodpercig. Folytassuk a levegőztető folyamat és öntsük a vizet egy másik palackba, vagy a főzőpohárba, majd öntögessük a vizet oda-vissza körülbelül 10-szer. Ha szénsavas lett, a gáz elillant ( buborékok nem lesznek). Öntse a szénsavas vizet a tetején levágott üvegbe. Adjunk a szénsavas vízhez 2 evőkanál timsót. A keveréket lassan, 5 percig keverjük. Hagyja állni a vizet a tartályban. Figyelje a vizet öt perces időközönként, összesen 20 percen keresztül. Az üvegből, az alját levágva az alábbiak szerint szűrőt készítünk: o o o o Csatlakoztassa a kávé filtert a külső a palack nyakához egy gumiszalag segítségével. Fordítsa az üveget fejjel lefelé és helyezze egy főzőpohárba vagy egy két literes üveg alját vágja le. Öntsünk egy réteg kavicsot a palackba - a szűrő megakadályozza, hogy a kavicsok kiessenek az üvegből. Öntsük a durva homokot a kavicsok tetejére. Öntsük a finom homokot a durva homok tetejére. Tisztítsa meg a szűrőt lassan és óvatosan úgy, hogy 3 liter (vagy több) tiszta ivóvizet átönt rajta. Öntsük ki a szűrőn átfolyt vizet. Miután mocsári / folyó / tartály víz aljára nagy mennyiségű üledék rakódott le, óvatosan - nem zavarja fel az üledéket - öntsük át a szűrőn a mocsár / folyó / tartály víz felső kétharmadát. Gyűjtsük össze a szűrt vizet a pohárba / műanyag palackba. Hasonlítsa össze a kezelt és kezeletlen vizet. Megváltoztatta a kezelés a víz megjelenését és illatát? Eredmények a diákok számára Tudományos eljárás Kezelt és kezeletlen víz megjelenésének összehasonlítása és megfigyelése. A tudományos adatok és megfigyelések feljegyzése Adatelemzés a felhasznált víz természete és környezete szempontjából. Tudományos kérdések feltevése a vízkezelésről és a víz környezetéről. Tudományos vizsgálatok elvégzése kísérleti anyagok kiválasztása, ellenőrzése. Kémiai és fizikai háttér: Levegőztetés, mint vízkezelés az oxigén szerepe. Alvadás, mint kémiai víztisztítási folyamat. Merülés és szűrés, mint fizikai víztisztítási folyamat 36 36
2. VÍZTISZTÍTÁSI, LEPÁRLÁSI ELJÁRÁS NAPENERGIA SEGÍTSÉGÉVEL (SOLAR STILL CHALLENGE) Kísérlet célja Link Pedagógiai célok Szükséges idő Víztisztítás helyi forrásból nem hagyományos módon. http://chemistry2011.org A diákok megtanulják, hogyan lehet vizet tisztítani. 90 perc Anyagok Solar still építése: Nagy fém vagy műanyag edény Kicsi, lapos üveg-vagy csésze (tiszta) Mérőedény Vékony, háztartási, műanyag ponyva (szélesebb mint az edény) Egy kavics Meleg víz Élelmiszer-színezék és só Folyamat Tegyünk a tálba kimért mennyiségű forró vizet (kb.1 cm). Adjunk hozzá -a tálban lévő vízhez - néhány élelmiszer színezőanyagot, és körülbelül egy teáskanálnyi sót. Tegyünk ki mindent egy napos, meleg helyre. Helyezzük a poharat vagy a csészét a tál közepére, de ne kerüljön bele víz. Takarjuk le a tálat lazán egy vékony ponyvával. Helyezzük a kavicsot a ponyva közepére a csésze fölé. Hagyjuk állni legalább egy óra hosszat (minél tovább, annál jobb) majd ellenőrizzük, van-e víz a csészében. Vigyük vissza zárt helyre, távolítsuk el a fóliát és vegyük ki a csészét anélkül, hogy víz fröccsenjen bele, vagy ki a pohárból. Mérjük meg a csészében lévő víz mennyiségét. Figyeljük meg a csészében lévő víz színét és teszteljük, hogy sós-e. Számoljuk ki a tisztított víz százalékát 37 37