A kooperatív tanulás, a projekt módszer és más modern eljárások (könyvtár és internethasználat, drámapedagógia, lakossági fórum, vita, diákelőadás, poszter-, tablóplakátkészítés) a természettudományos órákon, foglalkozásokon
A kristályos anyagok szerkezete és tulajdonsága
Készítette: Grónás Józsefné
Berzeviczy Gergely Közgazdasági és Két Tanítási Nyelvű Külkereskedelmi Szakközépiskola (1047 Budapest Baross u. 72.)
Bevezetés Iskolánk tanulói egy éven át tanulnak kémiát a 9. osztályban, a nyelvi előkészítő és az angol két tannyelvű osztályok a 10. osztályban. A heti óraszám 2, hasonlóan a többi természettudományos tantárgyhoz. Az alacsony óraszám ellenére szeretném, ha a diákok jobban kedvelnék a kémiát és a mindennapi életben használhatóbb tudásuk lenne. Mivel nincs szaktantermünk, ezért a tanulói kísérletek elvégzése kissé nehézkes. A szertár melletti osztálytermekben van a kémia órák fele. A digitális tábla még csak álom számunkra, az informatika termek kihasználtsága pedig közel 100%-os. Ezekben a számítástechnikai tantermekben csak egy fél osztály fér el. Ezért az Internet nyújtotta lehetőségeket tanórán nem tudjuk használni, ez otthoni felkészülésre marad: szorgalmi feladathoz, kiselőadásokhoz anyaggyűjtésre. Szomorúan tapasztalom, hogy egyre több a diák, aki csak szerényebb, alacsonyabb szinten „birtokolja” a természettudományos ismereteket. Pedig a tudományos információ és a technikai tudás ötévente megkétszereződik. Azt is meg kellene tanítani a diákjainknak, hogy ezek az eredmények hogyan születnek meg: a tudósok sokszor csoportban dolgoznak, de egyéni munkával. A mai diákok nagy része megváltozott értékrenddel és viselkedésformákkal érkezik az iskolába. Nem annyira tisztelettudóak, segítőkészek és együttműködőek, mint 10-20 évvel ezelőtt. (egymással és a tanárral szemben sem). A hagyományos órákon ezért nagyon sok időt vesz el a nevelés és a fegyelmezés. A kooperatív csoportos tanulás lehetőséget nyújt a tanulók jobb együttműködésére, a kommunikációs készségeik fejlesztésére. Ha sikerül kialakítanunk a pozitív közösségtudatot, a kölcsönös bizalmat és a megbecsülést a csoportban és az osztályban, akkor a diákok lelkesen és szorgalmasan dolgoznak az órákon. Sokkal hatékonyabb lesz a tudásuk, ha lassabban is haladnak az ismeretszerzésben, mint egy hagyományos, frontális tanítási órán. Az általam választott téma a kristályos anyagok szerkezete, első sorban az ionrácsos és a fémrácsos anyagok fizikai tulajdonságai és élettani hatásuk. Ezek az anyagok viszonylag közelebb állnak a tanulókhoz a hétköznapokban. Például a lányok sokat foglalkoznak az ékszerekkel, a fiúkat jobban érdeklik az autók és a motorok. Azért szeretnék több órát foglalkozni ezzel a tananyaggal, mert úgy gondolom, hogy a kooperatív csoportban nagyobb gyakorlatuk lesz a kémiai kísérletezésben is. Ezek az egyszerű kísérletek elvégezhetők szaktanterem hiányában is. A lényeg az, hogy a csoport minden tagja hozzáférjen az eszközökhöz és a következtetéseket együtt állapítsák meg. Az érdekes cikkek és könyvek felkelthetik az érdeklődésüket a környezetük és a saját egészségük védelmére. Szeretném, ha többet tudnának a fémionok mérgező hatásáról és a szelektív hulladékgyűjtésről. Iskolánkban bejáratánál használtelem gyűjtőláda van és a papírhulladékot is külön papírgyűjtő konténerbe rakjuk. Célunk, hogy a tanulók a saját lakókörnyezetükben is külön válogassák az újrahasznosítható anyagokat, a fémeket és a műanyagokat is!
2
1.foglalkozás: Összetartó erők a halmazban I. A foglalkozás témája: Az ionrács, a fémrács, az atomrács és a molekularács szerkezete. A foglalkozás célja: A kristályos anyagok szerkezetének megismerése, a rácstípusok alapvető tulajdonságainak mesterfokú megtanulása, az új fogalmak gyakorolása (pl. koordinációs szám). Az írás és olvasás készség fejlesztése önálló munkával. Csoportépítéssel a gondolkodási és a kommunikációs készségek fejlesztése. A foglalkozásterv elemei: Előkészítés, ráhangolás. Az információk szerzése: önálló gyakorlással és csoportmunkával. Ellenőrzés. Visszajelzés. Módszerek: Beszámoló forgóban. Csoport megbeszélés. Mozaiktanulás. Önálló írás. Többen a táblánál. A fejlődés pontozása. Kilépő kártya. Anyagok és eszközök: Kristályrács modellek: a nátrium-klorid ionrácsa, a kalcium karbonát ionrácsa, lapközepes és térközepes fémrács, a kén és a jód molekularácsa. Óraüvegeken szép, nagyméretű konyhasó kristály, kalcit vagy réz szulfát kristály, vas szög és huzal, alumínium fólia és kanál, réz kulcs, grafit rúd és ceruza, jód és kén kristályok. Színes fénykép gyémántról vagy könyv az ásványokról. Szemléltetőnek ajánlom a Szemtanú sorozatból a Kristályok és drágakövek című könyvet.(a 34. és az 58. oldal) Fénykép a Megyeri hídról illetve modern autókról, motorokról. Színes tollak és 8 nagyméretű lap (A /3-as), táblai mágnesek vagy „ragacs”. Színes és fehér kártyák. Időkitöltőként: Ismertető az euróról (www.sulinet.hu). Olvasmány a mesterséges gyémántokról. A foglalkozás menete 1.Előkészítés: A csoportok beosztása. Az osztálylétszámnak megfelelően 8 négyfős csoportot alakítunk ki.(lehet véletlenszerűen is, de inkább a tanár adja meg írásban az asztalokra a csoportok összetételét.) Idő 1 perc. Ráhangolás: Beszámoló forgóban az elsőrendű és a másodrendű kémiai kötésekről. Minden csoport 1 percig ír vastag tollal az egyik kötésről egy nagyméretű lapra, majd kirakják a falra vagy a táblára. A többi csoport elolvassa és más színű tollal kiegészítheti. Mivel 4 téma van a 8 csoportnak, ezért erre csak 1-1 perc áll rendelkezésükre. Idő 4 perc. 2.Információ szerzés: Mozaik módszerrel a csoport minden tagja (A, B,C, D)egy-egy rácstípust kap feladatnak. Összeülnek azok a tanulók, akiknek azonos a feladatuk. Például így lesz két A csapat, akik az ionrácsos anyagokat tanulmányozzák. Minden asztalra jut egy rácsmodell és egy kristály is illetve fotó vagy könyv. A tankönyvből egyéni olvasással is gyakorolhatnak. Miután megbeszélték az új ismereteket, visszamennek a saját, eredeti csoportjukba. Megtanítják a csoport többi tagjának az újonnan tanult ismereteket. Az óra során mindenki munkalapot tölt ki.(önálló írás) Idő kb.30 perc 3.Ellenőrzés és visszajelzés. Többen a táblánál. Minden csoportból 1 diák kimegy a táblához, a tanár a munkalap feladataiból kérdéseket tesz fel. Választ az adhat, aki elsőnek jelentkezik. A csoport többi tagja figyeli a jelentkezést és írják a helyes válaszok számát. A tanár dicséri és értékeli a csoportok és az osztály munkáját, fejlődését. Kilépő kártyát kapnak a kérdéseikhez a diákok. Idő 4- 5 perc.
3
2. foglalkozás: Összetartó erők a halmazban II. A foglalkozás témája: A kristályos anyagok fizikai tulajdonságai. Tanulókísérleti óra. A foglalkozás célja: A kristályos anyagok fizikai tulajdonságainak (alakíthatóság, keménység, olvadáspont, vízben való oldhatóság és elektromos vezetőképesség) kísérleti megismertetése. Az egyszerű gyakorlatok önálló elvégzésével a tanulók nyerjenek rutint a kémiai kísérletezésben. Az olvasási, írási készség mellett az elemzés és a viszonyítás készségének fejlesztése. A csoportban végzett munka az együttműködést és az egyéni felelősség tudatot erősítse! A foglalkozásterv elemei: Előkészítés, ráhangolás. Az információ szerzése: egyéni és csoport munkában. Ellenőrzés és visszajelzés. Módszerek: Igaz-hamis. Információs sarok módszere. Önálló írás. Csoport megbeszélés. A fejlődés pontozása. Kilépő kártya. Anyagok és eszközök: Áramforrásként 2 zsebtelep, vezetékek (6-8) és 2 izzó foglalatban. Lehet normál vagy fél mikro készletből: 32 óraüveg, 4 főzőpohár, 32 kémcső és 4 kémcsőállvány, 8 vegyszeres kanál, üvegbotok, 2 borszeszégő és 2 doboz gyufa,8 tálca, papírtörlő és 2 nagyobb főzőpohár, 2 fémlap, kalapács és csípőfogó, 2 dörzsmozsár keverővel. Minden asztalra: tálca (lehetőleg nagy pohár vízzel), nátrium klorid vagy réz szulfát, vas szög és alumínium fólia, szilícium oxid vagy szilícium, kén vagy jód. Színes kártyák. Időkitöltő: Kémiai rejtvények, ill. a gyémánt. A foglalkozás menete 1.Előkészítés Az osztályban 8 négyfős csoportot (esélyteremtő, ellenőr és feladatmester kijelölése) és 8 munkaasztalt alakítunk ki. Idő 1 perc. Ráhangolás: Igaz-hamis módszerrel ismételjük a baleset- és tűzvédelmi szabályokat. Minden csoport 1 percig ír, majd minden csoport elmond egy- egy állítást. A többi csoport felemelt kézzel jelzi az igaz, lefelé tartottal a hamis állításokat. Idő: 5 perc. 2.Információ szerzés: Információs sarok módszerrel. Két –két asztal azonos információs sarok lesz. Az A asztalokon 4 különböző kristályos rácsos anyag keménységét,alakíthatóságát, a B asztaloknál az olvadáspontját lehet vizsgálni. A D asztaloknál a vízben való oldhatóságot, a C asztaloknál az elektromos vezetőképességet lehet megállapítani. A kísérletek leírását az asztalon lévő munka kártyán kapják meg. A csoportok forgással váltják egymást az információs asztaloknál, de minden csoportnak kell dolgoznia A , B, C és D asztalnál is. Minden tanulónak egy anyaggal el kell végeznie a kísérletet, így felváltva dolgoznak egy asztalnál. Idő 25- 30 perc. 3. Ellenőrzés: Csoport megbeszélés Az óra végére a csoportoknak összesíteniük kell a kísérletek eredményeit és meg kell beszélniük a tapasztalataikat. A foglalkozás végére minden csoport kitölti a munkalapját. Ha marad idő, akkor kémia rejtvényeket kapnak és írásban kell megadni a megoldásokat (Házi feladat: a gyémánt című feladat). Idő 6 perc. Visszajelzés: A tanár megdicséri a csoportok ügyességét és a pontosságát. A csoportok fejlődését pontozza! Kilépő kártyán írnak véleményt az óráról vagy kérdést a tanulók. Idő 3 perc. 4
3. foglalkozás: A fémionok hatása az élő szervezetekre. A foglalkozás témája: A természetes vizekben szervezetekre. Csoportkutatás.
előforduló nehézfém ionok hatása az élő
A foglalkozás célja: Ismerjék meg a tanulók a fém ionok mérgező hatását! Tudjanak azokról a súlyos környezeti katasztrófákról, amelyeket ipari üzemek felelőtlen magatartása okozott. Védjék környezetüket és törekedjenek a szelektív hulladékgyűjtésre! Az olvasás és a rajzolás illetve a gondolkodás, a lényeg kiemelés és a szóbeli kifejezőkészség fejlesztése. Csoport építés. A foglalkozásterv elemei: Előkészítés. Információ bevitel: egyéni és csoport munkában. Ellenőrzés. Visszajelzés. Módszerek: Dobj egy kérdést. Olvasás egyénileg és párban. Csoport megbeszélés. Puskaírás. Többen a táblánál. Rajz vagy plakát készítése. Anyagok és eszközök: Olvasmány a nehézfém ionokról. Színes aláhúzó tollak, színes kártyák, nagyméretű lapok (A/3-as vagy csomagolópapír), zsírkréták vagy színes festékek, régi színes újságok, ragasztók és ollók, ragacs vagy mágnesek. Vitamin pezsgőtabletták, műanyag poharak (osztály létszámnak megfelelően) és 3 -4 liter tiszta víz kancsókban. Olvasmány dr. Nádai Magda: Földanyai gondok című könyvéből. (Az ásványi anyagokat pótló pezsgőtabletták) A foglalkozás menete 1.Előkészítés: Csoportok beosztása, felelősök (szószóló, ellenőr) kijelölése. Dobj egy kérdés módszerrel (csoporton belül) ismételjük az ionrácsos vegyületek fizikai tulajdonságait. Idő 3 perc. 2.Információ bevitel: Olvasás egyénileg. A csoportok különböző fém ionról kapnak olvasmányt. A párok ugyanazt a szövegrészt kapják. Először mindenki egyedül olvassa el a szöveget. Majd az „1. feladat a csoportkutatásra” alapján kiemeli a lényeget és „puskát” ír. Majd párban olvasnak és kiemelik közösen a lényeget. Ez után a csoportban megbeszélik, hogy mi kerüljön az osztály vázlatába. Minden csoportból 1 tanuló kimegy a táblához és felírja a csoport vázlatát. Idő kb. 15-20 perc. Így oldják meg a 2. feladatot is a pezsgőtablettákról. Ez egyszerűbb szöveg és a módszert már megtanulták az előző feladatnál. Idő 8-10 perc. 3.Ellenőrzés: A 3. feladat a szelektív hulladékgyűjtéssel kapcsolatos. A rövid csoport megbeszélés után minden csapat rajzot vagy plakátot készít közösen.(A csoportok fantázia nevet is adjanak az alkotásaiknak.) Az elkészült alkotásokat ne csak az osztályban tegyük ki a falra, hanem óra után az iskolai faliújságra is. Írjunk néhány dicsérő mondatot is mellé. Így az iskola többi tanulója is megtekintheti a „kiállítást”. Idő 10 perc. Visszajelzés: A tanár értékeli, dicséri a csoportok munkáját, oklevelet adhat a „közönség díjas” plakátoknak és pontozza a fejlődést. Kilépő kártyán mondhatnak a diákok véleményt, írhatnak kérdést.(Mi tetszett az órán? Miről hallanál még szívesen?) Idő 2 perc.
5
Befejezés A kooperatív tanulási-tanítási módszer elsajátítása azért fontos számomra, mert szeretném, hogy egy hatékonyabb módszer legyen a kezemben. Remélem, hogy ezzel a módszerrel a kémia órákon jobban motiválhatom a diákjaimat, hogy örömmel dolgozzanak együtt! Szeretném azt is elérni, hogy eredményesebbek legyenek a tanulásban. Az egyik cél az, hogy a párhuzamos interakciók biztosítsák az egyenlő részvételt a munkában. Mindenki kényszerítve legyen az órákon, hogy dolgozzon! Figyeljenek egymásra, érdekeltek legyenek, hogy a társuknak is sikerüljön a feladatot megérteni, a kísérletet elvégezni. Mindenkinek sikere legyen a munkában (építő egymásra utaltság). A kooperatív módszer biztosítja az egyenlő részvételt, a feladatokban a munkamegosztást. Emellett egyéni felelősségük is fejlődik. Megtanulják, hogy rajtuk áll, hogy ha ügyesen elvégzik feladatot, akkor ezen múlik a csoport sikere! Tapasztalatom, hogy a diákok örömmel dolgoznak együtt, csak sokkal lassabbak. Az első foglalkozás során még nagyobb volt a zaj és kevesebbet tudtak elvégezni, mint amit terveztem. A második alkalommal már jobban ment a közös munka. Nagyon kreatívak voltak, több ismeretet tanultak meg, mint amit én előre elterveztem. A diákoknak nagyobb lett az önbizalmuk, főleg a gyengébb tanulóknak. Ők azok, akik eddig alig szólaltak meg az órákon. Most a csoportban egymástól szívesebben kérdeztek és jobban megértették egymást. A jobb tanulók szerepvállalása is nőtt. Érdekeltebbek lettek abban, hogy a társaik is jól teljesítsenek. Így a versengés helyett az együttműködés lett a fontosabb az órákon. Az osztályban a társas kapcsolatok is változtak: írtak egy kérdőívet, hogy kivel szeretnének egy csoportban dolgozni. Volt olyan tanuló, akivel senki sem akart együtt dolgozni, mert hangoskodó „potyautas”. Azt mondta, hogy akkor inkább egyedül lesz. Legközelebb már csendesebben dolgozott és odaült egy csoporthoz. Számomra az időbeosztás a legnehezebb, mert még nem tudom, hogy melyik módszer mennyire időigényes az adott osztályban. Van olyan osztály, ahol kevés a jó tanuló és rendszeresen 3-4 hiányozó is van. Náluk az egyszerű feladatokkal is lassabban haladunk. A másik probléma az értékelés. A kooperatív munka során a gyerek saját fejlődéséhez viszonyítunk. Így a gyengébb tanuló is teljesíthet jól, a jó tanuló pedig gyengébben. A pontozásban még kevés gyakorlatom van. De lényegesen többet dicsérem a diákjaimat, amióta a módszer alkalmazom. Az egyéni tudáspróba még előttünk van. Remélem, hogy javul a teljesítményük és a megtanult ismeretek mennyisége is növekedett. A tanár számára a foglalkozásokra sokkal többet kell készülni, főleg a feladatlapok elkészítése és a kreatívabb ötletek, sokszínű módszerek miatt. De kevesebb a fegyelmezési probléma! A befektetett munka úgy érzem, hogy megtérül a kooperatív módszerrel. A diákok nagyon élvezik a közös munkát. Gyakran mondják: „Ugye ma is csoportban dolgozunk?”. Tervezem, hogy az iskola napokra (Berze napok) készítünk egy projektet természettudományos kísérletekkel, vetélkedővel. A tantestületben a kollégáimnak is javaslom a kooperatív módszereket, mert igazán akkor hatásos, ha minden tantárgyból alkalmaznánk az iskolai oktatásban. Köszönöm a jó előadóinknak, elsősorban dr. Kovácsné Csányi Csilla dr.-nak, hogy tőlük tanulhattam ezt a módszert! A kedves csoporttársaimnak, akikkel kooperatívan remek volt együtt dolgozni, sok sikert kívánok a módszer alkalmazásához!
6
1. munkalap Ionrács
Molekularács
Atomrács
Fémrács
A rácspontokban elhelyezkedő részecskék típusa A részecskéket összetartó kötés típusa Halmazállapota (olvadáspont) Keménysége Vízben való oldhatósága Elektromos vezetőképesség
2. munkalap A anyag
B anyag
Színe Szaga Halmazállapota Keménysége (megmunkálhatósága) Vízben való oldhatósága Elektromos vezetőképessége Egyéb érdekesség Rácstípusa
7
C anyag
D anyag
Munkakártyák a kísérletekhez Az A asztalra a munkakártya 1.Figyeljétek meg az óraüvegen lévő anyagok halmazállapotát, színét! 2. Próbáljátok egy kis darabját dörzstálban porrá alakítani vagy meghajlítani! Mindenki végezze el egy anyag vizsgálatát! 3.Írjátok le a tapasztaltakat a munkalapra!
A B asztalra a munkakártya Mindenki egy-egy anyaggal végezze el a kísérletet! 1.Tegyél egy kis kanál anyagot a kémcsőbe! 2.Gyújtsd meg a borszeszégőt! 3.Hevítsd egy kis ideig! 4.Írd le a tapasztalatodat!
A C asztalra a munkakártya Mindenki egy anyaggal végezze el az elektromos vezetőképességi kísérletet! 1.Érintsd az áramvezetés vizsgáló készülék két végét az óraüvegen lévő anyaghoz! 2.Ha az izzó nem világít, akkor cseppents kevés desztillált vizet az anyagra! Vizsgáld meg újra, hogy most vezeti-e az áramot! 3.Írd le a tapasztalatodat!
A D asztalra a munkakártya Mindenki egy anyaggal végezze el a kísérletet! 1.Tegyél egy kis kanál anyagot a kémcsőbe! 2. Önts hozzá vizet kb. a kémcső feléig! 3.Rázd össze és figyeld meg, hogy oldódik-e! 4.Írd le a tapasztalatodat!
8
Feladatok a csoportkutatásra.(a nehézfém ionok hatása témához)
1. Feladat 1.Figyelmesen olvasd el a kiadott irodalmat önállóan! A leglényegesebb információkat húzd alá! 2. Írd ki röviden az aláhúzott szövegből a legfontosabb információkat!(címszavakban, mintha puskát írnál) 3.Vesd össze a pároddal a jegyzeteidet! Szövegkiemelő filc segítségével jelöljétek ki a vázlataitokban azokat az azonos részeket, amelyeket mindketten fontosnak tartottatok! 4.Vessétek össze a csoport másik két tagjával a jegyzeteiteket! Beszéljétek meg, hogy mit javasolnátok az osztály többi tagjának elmondani! Milyen vázlatot írjanak a füzetükbe?
2. Feladat 1.Olvasd el a pezsgőtabletta ismertetőjét! Milyen fémionokat tartalmaz? Írd le a füzetedbe az ionok mennyiségét! 2.Milyen hatással vannak ezek az ionok a szervezetünkre? Naponta mennyire van szüksége egy fiatal, fejlődő szervezetnek ebből az ionból? 3.Próbáld ki, hogy milyen az íze az előtted lévő pezsgőtablettának! Kínáld meg csoport társaidat is! 4.Beszéljétek meg a csoportban, hogy érdemes-e pezsgőtablettát fogyasztani!
3. Feladat 1.Van- e a közeletekben szelektív hulladékgyűjtő sziget? A családotokban szelektíven gyűjtitek a hulladékot? 2.Beszélj a pároddal arról, hogy miért fontos a szelektív gyűjtés! 3. Készítsetek közösen a csoporttal egy rajzot vagy egy montázs plakátot, posztert a környezeti károk következményéről vagy a szelektív hulladékgyűjtés fontosságáról! A plakáthoz használjátok fel a régi újságokat és az „újrapapír” csomagoló anyagot!
9
A gyémánt Kémia órán az osztály Éva kiselőadását hallgatja. A tanulók jegyzetelik a hallottakat, majd véleményt mondanak róla. Segítő szándékkal értékelik az előadó stílusát, felkészültségét, az elmondottak tartalmát, annak szakszerűségét, helyességét. Mivel Éva előadását Te nem hallottad, ezért a megszólalás stílusáról, külsőségeiről, az előadó viselkedéséről nem tudsz véleményt alkotni. Viszont az előadás szövegrészletének ismeretében tudod értékelni az elmondottak szakszerűségét, helyességét. Fogalmazd meg ezt az alább megkezdett levél formájában. (Ne írj ötnél több mondatot, negyvennél több szót!) Éva előadásának részlete A gyémánt kristályrácsában minden szénatomnak három legközelebbi szomszédja van,ezért a szénatomok síkháromszöges kötésállapotban vannak, s egy-egy pí-kötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A gyémánt valójában egy óriási, csak szénatomokból felépített, sok gyűrűs „molekula”, amelyben a szén nincs atomos állapotban. A telítetlen nyílt láncú és gyűrűs szénhidrogének síkháromszöges kötésállapotú szénatomjai a gyémánt szén atomjaihoz hasonlíthatóak. A telítetlen szénhidrogének szerkezete olyan, mintha a gyémánt kristályrácsából volna kivágva egy darab, s az elvágott kötések helyére hidrogén atomok volnának kapcsolva. A telített szénhidrogének tehát 'hidrogénezett gyémánt darabkák'. A gyémánt az egyik legpuhább természetes anyag. Tetraéderes atomrácsban kristályosodik 120 o-os vegyértékszögekkel. Rossz hővezető, de jól oldódik apoláris oldószerekben. Oxigéntől elzárt térben 1500 oC-on a grafit gyémánttá alakul. … Kedves Éva! Sajnálom, hogy nem hallgathattam meg múlt heti kémia órán tartott előadásodat. Viszont annak szövegét megkaptam és elolvastam. Először is gratulálok a megszólalásodhoz. Osztálytársaink – Panna és Vera – elmondták, hogy milyen nyugodtan, magabiztosan beszéltél. Sokat dicsérték azt is, ahogyan szemléltetted az elmondottakat. Én most az előadásod szövegével kapcsolatosan szeretném a véleményemet megírni Neked. ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. ……………………………………………………………………………………………….. Baráti üdvözlettel:
10
A gyémánt JAVÍTÓKULCS – JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ
A szöveg hibás részeit áthúztuk, mellette a helyes megfelelők találhatóak vastagon szedve.
A gyémánt kristályrácsában minden szénatomnak három négy legközelebbi szomszédja van, ezért a szénatomok síkháromszöges tetraéderes kötésállapotban vannak, s egy-egy pí-kötéssel szigmakötéssel kapcsolódnak egymáshoz. A gyémánt valójában egy óriási, csak szénatomokból felépített, sokgyűrűs „molekula”, amelyben a szén nincs atomos állapotban. A telítetlen telített nyílt láncú és gyűrűs szénhidrogének síkháromszöges tetraéderes kötésállapotú szénatomjai a gyémánt szénatomjaihoz hasonlíthatóak. A telítetlen telített szénhidrogének szerkezete olyan, mintha a gyémánt kristályrácsából volna kivágva egy darab, s az elvágott kötések helyére hidrogénatomok volnának kapcsolva. A telített szénhidrogének tehát 'hidrogénezett gyémántdarabkák'. A gyémánt az egyik legpuhább legkeményebb természetes anyag. Tetraéderes atomrácsban kristályosodik 1200 109,5o-os vegyértékszögekkel. Rossz hővezető, de jól rosszul oldódik apoláris oldószerekben. Oxigéntől elzárt térben 1500 oC-on a grafit gyémánttá a gyémánt grafittá alakul. …
11
Rejtvény
Az iskolaújság hasábjain megjelenő rovatok közül nagy népszerűségnek örvend a kémia szakkör tagjai által vezetett „Humor a kémiában” oldal. Ebből idézünk egy újabb gyöngyszemet, amelyben az olvasóknak azt kellett kitalálniuk, hogy az alábbi apróhirdetéseket mely kémiai elemek adhatták föl.
A) Olyan társat keresek, aki orvosolni tudná „eltűnési” viszketegségemet. Jelige: Színes egyéniség
B) Azt mondják, savanyú vagyok, és általában levegőnek néznek, mégis sokakkal jól kijövök. Remélem téged is lángra lobbantalak.
C) Vízben virgonc vagyok, egyébként elég puhány a testalkatom. Keresem azt a társat, akivel az élet sava-borsát adhatnám.
D) Ha akarod, sportos vagyok, ha akarod kemény és drága vagy akár vezető típus. Keresd az allotróp jeligét!
E) Könnyed alkat vagyok, még dermesztő hidegben is légies maradok. Gyakran aratok kirobbanó sikert. Jelige: Sugárzó arc
Add meg a megfelelő elemek nevét, majd válaszaidat indokold az adott elem tulajdonságainak és a szöveg részleteinek egyeztetésével! A B C D E 12
A rejtvény JAVÍTÓKULCS – JAVÍTÁSI ÚTMUTATÓ
A: jód „eltűnési” viszketegség - szublimáció Színes egyéniség – lila kristályok (különböző oldószerekben más-más színű lehet)
B oxigén Azt mondják, savanyú vagyok – elnevezése (görög oxys: savanyú), Levegőnek néznek – színtelen, szagtalan gáz Sokakkal jól kijövök – rengeteg vegyületben megtalálható Lángra lobbantalak – táplálja az égést
C: nátrium Vízben virgonc vagyok – heves reakció vízzel („táncol” a víz felszínén) Puhány a testalkatom – puha, könnyen vágható Az élet sava-borsa – a konyhasó egyik alkotóeleme
D: szén Sportos – fullerén („focilabda” molekula) Kemény és drága - gyémánt Vezető típus – grafit (vezeti az áramot) Allotróp – a szén különböző szerkezetű módosulatai
E: hidrogén
Könnyed alkat vagyok – kis moláris tömegű (kis sűrűségű) Dermesztő hidegben is légies maradok – alacsony forráspont Kirobbanó siker – pl. durranógáz Sugárzó arc – a trícium nevű izotópja radioaktív
13
Természetes vizekben előforduló nehézfém-ionok hatása az élő szervezetre
A vas és a mangán A CO2-tartalmú víz nemcsak a kalcium- és magnézium-karbonátot oldja, hanem a vas- és mangántartalmú kőzeteket is. Ez a két oldott só azonban csak oxigénmentes vízben lehet jelen, mert ha oxidálódnak, barna színű csapadékként kiválnak a vízből. Megfigyelheted azt is, hogy a vízvezeték csapjából időnként sárgásbarna színű víz folyik. Ezt általában a vízvezeték csövek falán képződő rozsdának szokták tulajdonítani. Ez valóban előfordulhat, de a víz barnás színét okozhatják a vízben élő vas- és mangánbaktériumok is, melyek életműködésük során a vízben (vagy a talajban) lévő vas- és mangán-vegyületeket oxidálják és a folyamat során felszabaduló energiát hasznosítják egyéb életfolyamataikhoz. Ezek a mikroorganizmusok a folyó és állóvizekben, az ipari szennyvizekben és a nagyvárosok ivóvízhálózatában egyaránt megtalálhatók, feltéve, ha a víz az életműködésükhöz elegendő mennyiségű oldott vas-, illetve mangán-vegyületet tartalmaz. Oxigén jelenlétében, 6-12 OC hőmérsékleten szaporodnak, de ismeretesek olyan fajták is, melyek számára inkább a 20 OC feletti hőmérséklet a kedvező. A vasbaktériumok a +2 oxidációs számú vasat +3 oxidációs számú vasvegyületté (Fe(OH)3), a mangánbaktériumok pedig a +2 mangánvegyületeket barna színű +4 vegyületté (MnO2) oxidálják. Ha tehát a vízvezetékrendszerben ezek a mikroorganizmusok valahol elszaporodnak, élettevékenységük következményeként sok barna színű vas- és mangánvegyület keletkezik, amelyek a vízben az ember számára ártalmatlan elszíneződést, vagy lerakódást okoznak. Amikor a csapból áramló víz már lesodorta ezeket a maradványokat, akkor ismét tiszta víz folyik.
Az ólom és hatása Míg a vas és mangán vegyületeket az ember egészségét nem károsítják, az ólom- hidrogénkarbonát súlyosan veszélyezteti. Előfordulhat, hogy a vízben több szénsav van, mint amennyi a kalcium- és magnéziumkarbonátjainak oldatban tartásához szükséges. Ezt a többletet szabad, vagy agresszív szénsavnak nevezik a kémikusok. Miért? Ezt az agresszivitást más, vízben oldott anyagok, például oxigén vagy kloridok növelik. Ha vízvezetékcsöveknek, a csőrendszer utolsó szakaszában a jól megmunkálható ólomcsövet alkalmazzák, akkor az agresszív szénsav különösen veszélyes, mert a cső felületén kialakuló PbCO3réteget, Pb(HCO3)2 keletkezése közben feloldja. Az ilyen víz fogyasztása súlyos mérgezést okoz még akkor is, ha az ólom tartalom nagyon kicsi, ugyanis az ólom a szervezetben felhalmozódik.
14
A kadmium és hatása Az ólomionokon kívül a vízbe kerülő nehézfém-ionok közül a legveszélyesebbek egyike a kadmium. Az Egészségügyi Világszervezet „fekete listáján” az összes vízszennyező anyag között az első helyen áll. A foszfátos kőzetekben előforduló fém a műtrágyákon keresztül juthat a talajba és a vizekbe. A szervezetbe kerülve beépül a csontokba a kalcium helyére és a gerincoszlop fájdalmas zsugorodását okozza, valamint a csontok spontán törését. A kadmium élettani hatását Japánban fedezték fel. Egy ólom, cink és kadmium ércet tartalmazó bányából, a bányavízzel nagyon sok fémion került a folyóba, amely mellett rizsföldek húzódtak. A rizsföldeket ebből a folyóból árasztották el vízzel. Megállapították, hogy a rizs igen jelentős mennyiségben gyűjti magába a kadmiumot. A japánok fő eledele a rizs, s hiába főzik, meg a kadmium nem távozik el. Hosszú időn keresztül ezt a kadmium tartalmú rizst fogyasztva, az emberek súlyosan mérgeződtek. Mint a későbbi vizsgálatokból kiderült, azok a biokémiai folyamatok borultak fel, melyek a csontképzés szempontjából fontosak. Ezért jön létre a rendkívül törékeny csont, és válnak görnyedtté az emberek. A kórt Itai-Itai kórnak nevezik, ami azt jelenti: nagyon fáj. Olyan öregeket látni, akik az eredeti testmagasságuk majdnem felére töpörödtek. A gyenge csontrendszer nyomja a belső szerveket, ami rendkívüli fájdalommal jár. A vizsgálatokból kiderült, hogy a kadmium a csontképzési folyamat enzimjeit gátolja, így a csontok regenerálódása nem következhet be. A higany és hatása A vízbe kerülő higany, króm és arzénvegyületek is súlyos mérgezéseket okozhatnak. A higany mérgező hatásának felderítése szintén egy Japánban történt katasztrófa során történt. A higanymérgezés okozta betegség a Minamata-kór nevet viseli, amely Minimata városról kapta a nevét. Az ötvenes évek elején Japánban, Minamata halászfalucskában hirtelen 111 emberen furcsa, eddig ismeretlen betegség tünetei jelentkeztek. Görcsöktől kínlódtak, majd megbénultak. Ötvenen meghaltak, a többiek egész életükre megrokkantak. A látszólag egészséges emberekben is lappangott a kór, mert pár év múlva torzszülöttek, csökkent értelmi képességű gyerekek jöttek a világra. Kiderült, hogy a falu közelében egy PVC-üzem működik, melyben a kémiai folyamathoz HgSO4 katalizátort használtak, amiből szerves higanyvegyület keletkezett. Az üzem a gyárból elfolyó vizet minden tisztítás nélkül beengedte a folyóba, mely továbbvitte a tengeröbölbe. Ezt a higanyvegyületet az öbölben élő vizi rovarlárvák felvették szervezetükbe, ahonnan a lárvafaló halakba és kagylókba került a mérgező vegyület. A japánok a halat és a kagylót is nyersen fogyasztják, így igen nagy mennyiségben jutottak be a szervezetükbe a mérgező higanyvegyületek, amelyek súlyos szervi elváltozásokat, mozgásszervi problémákat, vakságot és az agysejtek elhalását okozták. Ennek a tömeges megbetegedésnek következményeként indult el a higanymérgezés egész mechanizmusának felderítése: a higany körforgalma, oxidációja, redukciója, hogyan képződik a baktériumok közreműködése révén szerves higanyvegyület, és ez miként juthat be az agy sejtjeibe a véragygáton keresztül. 15
A felhasznált szakirodalom 1.Dr. Spencer Kagan: Kooperatív tanulás- Minden korosztálynak (Önkonet Kiadó) 2.Albert Attila: Kémia I Munkatankönyv 7 osztályosoknak (Comenius Kiadó Kft. 2004) a 70. 71.old.feladatai 3.Balázs Lórántné dr.- Kiss Zsuzsa: Általános kémia, környezeti kémia (Műszaki Könyvkiadó Budapest) 78.-79. oldal ( A természetes vizekben előforduló nehézfém ionok hatása az élő szervezetekre) 4.Dr.Nádai Magda: Földanyai gondok. Kémia (Móra Kiadó) 17.-18. oldal (Ásványi anyagokat pótló pezsgőtabletták) 5.Oktatási és Fejlesztő Intézet- Fejlesztési és Innovációs Központ: Kémiai fejlesztő feladatok 9. évfolyam (a gyémánt és a kémiai rejtvények) 6.Kónya Józsefné- Kocsisné Zalán Judit: Kémia tankönyv (ezt használják)(Nemzeti Tankönyvkiadó) 26.-27. és a 107. oldal
16
Tartalomjegyzék
1. Bevezetés.
2. oldal
2.Összetartó erők a halmazban I. Az ionrács, a fémrács, az atomrács és a molekularács.
3. oldal
3.Összetartó erők a halmazban II. A kristályos anyagok fizikai tulajdonságai.
4. oldal
4.A fémionok hatása az élő szervezetekre.
5. oldal
5.Befejezés.
6. oldal
Mellékletek
6. Munkalapok.
7. oldal
7.Munkakártyák a kísérletekhez.
8. oldal
8.Feladatok a csoportkutatásra.
9. oldal
9.A gyémánt.
10.-11. oldal
10.Rejtvény.
12.-13. oldal
11. A nehézfém ionok hatása az élő szervezetekre. Olvasmány.
14.-15. oldal
12.A felhasznált szakirodalom.
16. oldal 17
