Obecná chemie na středních školách v experimentálních úlohách

Univerzita Karlova v Praze Přírodovědecká fakulta Katedra učitelství a didaktiky chemie

Obecná chemie na středních školách v experimentálních úlohách Diplomová práce

Vedoucí diplomové práce: Prof. RNDr. Hana Čtrnáctová, CSc.

Bc. Dana Voborská Praha 2010 1

Na tomto místě bych chtěla poděkovat paní Prof. RNDr. Haně Čtrnáctové, CSc. za cenné odborné rady a připomínky, které přispěly ke vzniku této diplomové práce. Děkuji

2

Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci vypracovala samostatně s pouţitím zdrojů, které jsou citované v seznamu literatury.

V Praze dne .................................

............................................... Dana Voborská

3

Klíčová slova Evropská unie, vzdělávací systémy v Evropě, kurikulární dokumenty, chemická rovnováha, badatelsky orientovaná metoda (IBSE), pojmová mapa, učební úlohy, domácí chemické pokusy, domácí chemická laboratoř

Keywords The European Union, the European education systems, curricula documents, chemical equilibrium, research worker oriented method (IBSE), conceptual map, learning tasks, home chemical experiments, home chemical laboratory

4

Seznam zkratek a symbolů EU

Evropská unie

EP

Evropský parlament

SOŠ

Střední odborná škola

SOU

Střední odborné učiliště

RVP

Rámcově vzdělávací program

ŠVP

Školní vzdělávací program

NPV

Národní program vzdělávání

GV

Gymnaziální vzdělávání

GSP

Gymnaziální vzdělávání se sportovní přípravou

MŠMT

Ministerstvo školství, mládeţe a tělovýchovy

UK

Velká Británie

CH

Švýcarsko

D

Německo

A

Rakousko

SL

Slovinsko

SK

Slovensko

CZ

Česká republika

IBSE

Inquiry-Based Science Education (badatelsky orientovaná metoda)

ICT

Information and Communication Technologies (informační a komunikační technologie)

IT

informační technologie



Upozornění na případná rizika

5

Název Obecná chemie na středních školách v experimentálních úlohách

Abstrakt Tato práce zpracovává téma chemické rovnováhy v rámci učiva obecné chemie v chemickém vzdělávání na středních školách. Vychází z analýzy vzdělávacích systémů a uvedeného tématu učiva ve vybraných zemích Evropy (Velká Británie, Švýcarsko, Německo, Rakousko, Slovensko, Slovinsko) a v České republice. Hlavním cílem je návrh učebního materiálu pro téma chemické rovnováhy na úrovni středoškolské výuky ve formě pracovních listů, jejichţ součástí jsou učební úlohy a chemické experimenty. Experimenty jsou určeny především pro práci v domácí laboratoři, některé pokusy jsou vyuţitelné i pro ţáky základních škol.

Title General chemistry at high schools in experimental tasks

Abstract This work explores the subject of chemical equilibrium in the curriculum of general chemistry in chemical education at secondary schools. The main source is basically analysis of educational systems and mentioned curriculum topic in selected European countries (Great Britain, Switzerland, Germany, Austria, Slovakia, Slovenia) and Czech Republic. The main objective is to prepare instructional chemical equilibrium documents at the level of secondary education in the form of worksheets, that include teaching exercises and chemical experiments. The experiments are designed mainly for home laboratory work, some experiments are useful for elementary

school

6

pupils.

Obsah 1.

Úvod .................................................................................................................................. 8 Cíle práce .................................................................................................................................. 8

2.

Teoretická část .................................................................................................................. 9 Evropská unie ............................................................................................................................ 9 Vzdělávací systém vybraných zemí Evropy ............................................................................. 12

2.2.1 Velká Británie, Švýcarsko ................................................................................................... 13 2.2.2 Německo, Rakousko .......................................................................................................... 21 2.2.3 Slovensko, Slovinsko, Česká republika .............................................................................. 26 Charakteristické rysy vzdělávání v Evropě ............................................................................... 41 Pojmové mapy ......................................................................................................................... 42 2.3.3 Metody v chemickém vzdělávání ........................................................................................ 43 Badatelsky orientovaná metoda............................................................................................... 43 3.

Experimentální část ......................................................................................................... 46

3.1 Chemická rovnováha – pojmová mapa .................................................................................. 46 3.2 Chemická rovnováha – osvojování učiva ............................................................................... 48 3.3 Soubor pokusů a úloh - zadání .............................................................................................. 50 3.4 Soubor pokusů a úloh - řešení ............................................................................................... 90 4.

Diskuze .......................................................................................................................... 132

5.

Závěr ............................................................................................................................. 132

6.

Seznam pouţité literatury .............................................................................................. 136

7

1. Úvod Chemie je přírodní vědou. Jejím hlavním úkolem je zkoumání látek a jejich přeměn při chemických dějích. Studuje především podmínky těchto dějů a zkoumá vnitřní stavbu látek. Obecná chemie studuje ty části chemie, které jsou společné pro všechny chemické disciplíny. Jinak řečeno, zabývá se obecnými zákonitostmi struktury látek chemických dějů a vytváří pro ně teoretickou základnu. Obecná chemie jako taková je velmi sloţitá a náročná na abstraktní myšlení, a nejspíš proto ji ţáci často neporozumí. Z tohoto důvodu záleţí zejména na učiteli, jak dokáţe ţáky vhodně motivovat, jak jim usnadní pochopení základů obecné chemie, jak se mu podaří vzbudit v nich touhu po dalším chemickém poznávání a vzdělávaní. Jedním ze způsobů, jak probudit v ţácích zájem o chemii, můţe být taková forma práce, kdy ţáci samy objevují přírodní zákonitosti a seznamují se s podstatou dějů v přírodě. Touto činností jsou vhodně volené úlohy a chemické pokusy. Chemický pokus rozvíjí pozorovací schopnosti, manuální zručnost a podporuje tvořivé myšlení ţáka. Při přípravě pomůcek, sestavení aparatury, realizaci a vyhodnocení pokusu zapojují ţáci své senzorické, intelektové a motorické činnosti, které přispívají k rozšíření poznávání, k formování a rozvíjení jejich osobnosti. Právě proto jsem se ve své diplomové práci zaměřila především na chemické pokusy, a to pokusy domácí, které mohou ţáci provádět samostatně v mimoškolních podmínkách. Jako stěţejní téma pro tvorbu domácích chemických pokusů a na ně navazujících úloh, jsem si vybrala téma chemické rovnováhy. V jednotlivých zemích Evropy můţe výuka tématu chemické rovnováhy probíhat odlišným způsobem. Předmětem této diplomové práce je tedy také porovnání vzdělávacích systémů vybraných zemí Evropy, přičemţ největší důraz je kladen na Českou republiku. U popisu kaţdého státu je věnována pozornost právě výuce tématu chemické rovnováhy.

Cíle práce o

porovnat učivo tématu Chemické rovnováhy na středních školách ve vybraných zemích Evropy – Velká Británie, Švýcarsko, Německo, Rakousko, Slovensko, Slovinsko a v České republice a stanovit formou pojmové mapy základní pojmy tohoto tématu a jejich vztahy

o

navrhnout jednoduché domácí chemické experimenty pro toto téma a prakticky je ověřit

o

vytvořit pracovní listy, které budou obsahovat soubory interaktivních učebních úloh v návaznosti na provedené domácí chemické experimenty

8

2. Teoretická část Vzdělávací politika EU a srovnání trendů vzdělávacího systému ČR se zeměmi EU (Velká Británie, Švýcarsko, Německo, Rakousko, Slovensko, Slovinsko a Česká republika)

Evropská unie Název:

Evropská unie

Sídlo:

Brusel

Rozloha:

4 325 675 km²

Počet obyvatel:

499 673 325

Úřední jazyk:

dle státu vlajka

Evropská unie (EU) je politická a ekonomická unie, kterou od posledního rozšíření v roce 2007 tvoří 27 členských států (obr. 1) s celkem 500 miliony obyvatel (přibliţně 7,5 % světové populace). EU byla zaloţena v r. 1993 z Evropského společenství (zaloţeno v r. 1967) na základě Smlouvy o Evropské unii, známější pod názvem Maastrichtská smlouva, která navazovala na předchozí evropský integrační proces, jehoţ počátky spadají do padesátých let 20.století [1].

Obr. 1: Členské země Evropské unie v roce 2010 Citováno z http://www.ident.cz/files/AKTUALITY/eu.png 2010-04-07

9

Kaţdá ze zde porovnávaných zemí se stala členem integrované Evropy, později EU, v jinou dobu: 1958 – Německo 1973 – Velká Británie 1995 – Rakousko 2004 – Česká republika, Slovensko, Slovinsko Švýcarsko není členskou ani kandidátskou zemí Evropské unie.

Instituce EU Elementární princip fungování Evropské unie je svěřování pravomocí, které byly dříve v kompetenci členských států, evropským institucím. Nejvýše stojí Evropská rada. Základním kamenem evropských institucí je tzv. „institucionální trojúhelník“ – Rada Evropské unie, Evropská komise a Evropský parlament [2].

Obr. 2: Přehled institucí EU Citováno z http://www.euroskop.cz/gallery/0/121-prehled_instituci.jpg 2010-04-07

Rada Evropské unie Rada EU je hlavním rozhodovacím orgánem. Členy jsou ministři všech členských států. Povinnosti Rady jsou rozděleny do devíti témat: o Všeobecné záleţitosti a vnější vztahy o Hospodářské a finanční záleţitosti

10

o Spolupráce v oblasti spravedlnosti a vnitřních věcí o Zaměstnanost, sociální politika, zdraví a ochrana spotřebitele o Konkurenceschopnost o Doprava, telekomunikace a energetika o Zemědělství a rybolov o Ţivotní prostředí o Školství, mládeţ a kultura

Evropský parlament Evropský parlament (EP) sdílí legislativní autoritu a moc nad rozpočtem s Radou. Parlament má poslední slovo při schvalování rozpočtu a také dohlíţí nad všemi institucemi Rady. Jeho členové jsou voleni v přímých volbách.

Evropská komise Evropská komise dohlíţí a spravuje rozpočet EU. Společně se Soudním dvorem spravují EU a tím zajišťují, ţe právo je uplatňováno přiměřeně ve všech členských státech. Komise také reprezentuje EU a její členské státy v oblasti mezinárodní spolupráce, organizace a jednání. Kaţdý komisař je zodpovědný za určitou oblast politiky. V současné době má Komise 25 komisařů v čele s prezidentem [3]. Oblast školství spadá pod Radu Evropské unie. Vzdělávání však nepatří do společných politik EU. Na rozdíl od společné měnové a celní politiky má vzdělávací politika statut tzv. doplňující politiky. To znamená, ţe aktivita EU v této oblasti nezasahuje přímo do národní vzdělávací politiky, ale je omezena na podporu členských států. Orgány EU mohou členským státům pouze udělit doporučení. O vzdělávací politice jako takové tedy rozhodují jednotlivé země EU samostatně, avšak zároveň si stanovují společné cíle a vyměňují si osvědčené postupy. Podstata úsilí EU ve vzdělávání spočívá v systematické a rozsáhlé finanční podpoře jednotlivých zemí a regionů. Finanční podpora se odehrává na základě společně přijatých cílů a prostřednictvím strukturálních fondů a zakládáním komunitárních programů [4].

Vzdělávání v dokumentech Evropské unie V březnu roku 2000 se v portugalském hlavním městě Lisabonu započal jednáním Evropské rady, sloţené ze zástupců evropských zemí, proces, který je podle místa svého vzniku označován jako Lisabonský proces [6]. Zde si Evropská rada určila jako hlavní strategický cíl přebudovat do roku 2010 systém evropského vzdělávání tak, aby se Evropa stala „nejkonkurenceschopnější a nejdynamičtější ekonomikou na světě, čerpající ze znalostí a dovedností, a schopnou

11

nepřetrţitého hospodářského růstu při současném dosaţení většího mnoţství lepších pracovních příleţitostí a větší sociální soudrţnosti“. V souladu s tímto strategickým cílem ministři členských států Evropské unie zodpovědní za vzdělávání schválili v březnu 2002 pracovní program Vzdělávání a odborná příprava 2010, který vytyčuje 3 strategické záměry a 13 dílčích cílů potřebných k jeho dosaţení. Strategický záměr 1: Zlepšování kvality a efektivity systémů vzdělávání a odborné přípravy v Evropské unii Cíl 1.1: Zlepšení vzdělávání učitelů Cíl 1.2: Rozvíjení klíčových kompetencí ve společnosti zaloţené na znalostech Cíl 1.3: Zajištění přístupu k informačním a komunikačním technologiím pro všechny Cíl 1.4: Zvýšení počtu studentů matematických, přírodovědných a technických oborů Cíl 1.5: Zlepšení efektivity vyuţívání zdrojů Strategický záměr 2: Zajištění přístupu ke vzdělávání a odborné přípravě pro všechny Cíl 2.1: Vytvoření prostředí otevřeného pro učení Cíl 2.2: Zvýšení atraktivity učení Cíl 2.3: Podporování aktivního občanství, rovných příleţitostí a sociální soudrţnosti Strategický záměr 3: Otevření systémů vzdělávání a odborné přípravy okolnímu světu Cíl 3.1: Posílení vazeb mezi světem práce, výzkumem a celou ostatní společností Cíl 3.2: Rozvíjení podnikatelského myšlení Cíl 3.3: Zkvalitňování studia cizích jazyků Cíl 3.4: Posílení mobility a výměn Cíl 3.5: Rozvíjení evropské spolupráce [5] EU respektuje vzdělávací systémy členských zemí a povaţuje je za součást národní identity a kultury. Zároveň ale stanovuje rámec toho, co by měly splnit. Jednotlivé státy se snaţí tato doporučení respektovat, jak je patrné z následující kapitoly.

Vzdělávací systém vybraných zemí Evropy V následujícím textu bude stručně popsán systém školství vybraných zemí. Na tomto popisu je pak vidět, jak jsou jednotlivá doporučení od EU realizována ve vybraných státech. Zaměření bude hlavně na střední školy – úroveň srovnatelná s naším gymnáziem. Dále je pak popsán obsah učiva v rámci tématu chemické rovnováhy v jednotlivých státech.

12

Pro Evropu je charakteristická velká rozmanitost vzdělávacích systémů. Aby tato pestrost byla v následujícím textu přehledná, jsou popisované země rozděleny do třech základních oblastí dle typů jejich vzdělávacích systémů. Uváděné informace jsou uspořádané jednotně, coţ umoţňuje země vzájemně srovnávat a současně zajišťuje, ţe jsou zdůrazněny charakteristické rysy kaţdého systému. Po popisu kaţdé země následuje schéma vzdělávacího systému tohoto státu. Za tímto schématem je věnována pozornost tématu chemické rovnováhy. Rozdělení zemí do skupin je dle následujícího pořadí: 1. Velká Británie, Švýcarsko 2. Německo, Rakousko 3. Slovensko, Slovinsko, Česká republika

2.2.1 Velká Británie, Švýcarsko Velká Británie Název:

Spojené království Velké Británie a Severního Irska (United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland)

Státní zřízení:

Konstituční monarchie

Hlavní město:

Londýn (London)

Rozloha:

244 110 km²

Počet obyvatel:

60 094 648

Úřední jazyk:

angličtina znak

vlajka

Spojené království (UK) se skládá z Velké Británie (Anglie, Walesu, Skotska) a ze Severního Irska. Povinné vzdělávání v celém Spojeném království trvá jedenáct let. Je rozděleno do dvou částí: primární vzdělávání od 5 do 11 let a sekundární vzdělávání od 11 do 16 let. Kvalifikační a kurikulární úřad Velké Británie zavedl od září 2007 nové středoškolské (14-19) kurikulum, které bylo v tomto období zaváděno do praxe škol. Jeho obecným cílem je zvýšit standardy vzdělávání a pomoci tak všem ţákům reagovat na ţivotní výzvy rychle se měnícího světa. V září 2007 dostaly britské školy výtisky nových národních kurikulárních dokumentů, které pokryjí stupně (key stages) 3 a 4, tedy věkovou skupinu od 14 do 19 let. Právní úprava primárního vzdělávání pro Anglii a Wales je uzákoněna parlamentem Spojeného království ve Westminsteru (Londýn). Pro Skotsko a Severní Irsko je vytvořena samostatná

13

legislativa. Od decentralizace odpovídají za uzákoňování školské legislativy na svém území skotský parlament. Ačkoliv jsou si jednotlivé vzdělávací systémy zhruba podobné, jsou mezi nimi rozdíly, pokud jde o organizaci, správu a řízení i o pedagogickou terminologii, označování vzdělávacích institucí a systém kvalifikací. Pro lepší názornost jsou následující popisy vzdělávání rozděleny do tří oddílů, které uvádějí základní charakteristiky samostatných systémů v Anglii a Walesu, Skotsku a v Severním Irsku [7].

Anglie a Wales Zásadou pro vzdělávání v Anglii a Walesu je, ţe všem dětem ve věku 5-16 let musí být poskytnuto účinné bezplatné vzdělávání s plnou školní docházkou odpovídající jejich věku, schopnostem a nadání a všem speciálním vzdělávacím potřebám, které mohou mít, a to buď prostřednictvím normální školní docházky, nebo jiným způsobem. Jakékoliv následné vzdělávání poskytované ve školách nebo v institucích dalšího vzdělávání je pro studenty běţně bezplatné aţ do 19 let věku (pod podmínkou trvalého pobytu). Období povinného vzdělávání je rozděleno do čtyř klíčových etap (key stages): 1. klíčová etapa (věk 5-7 let), 2. klíčová etapa (věk 7-11 let), 3. klíčová etapa (věk 11-14 let) a 4. klíčová etapa (věk 14-16 let). V rámci převládajícího dvoustupňového systému primárních a sekundárních škol je 1. a 2. klíčová etapa poskytována v primárních školách a 3. a 4. ve školách sekundárních. V Anglii je za vzdělávací politiku odpovědné Department for Education and Skills - DfES (Ministerstvo školství a kvalifikací). Ve Walesu je odpovědným orgánem National Assembly for Wales (Velšské národní shromáţdění). Za poskytování a organizaci sluţeb školního vzdělávání v Anglii a Walesu převáţně odpovídají demokraticky zvolené rady, které vykonávají i povinnosti místních školských úřadů (local educations autorities – LEAs). Existují vedle sebe dvoustupňový systém primárních a sekundárních škol a třístupňový systém first, middle a upper schools (první, prostřední a vyšší školy). Záleţí na místním školském úřadu, který ze systémů zvolí. Sekundární vzdělávání v Anglii a ve Walesu většinou poskytují comprehensive schools (školy nevýběrové – přijímají ţáky nezávisle na jejich studijních schopnostech). Ostatní ţáci navštěvují grammar schools (výběrové školy – obdoba gymnázií) nebo secondary modern schools (moderní sekundární školy – rovněţ nevýběrové).

14

Obr. 3: Vzdělávací systém Anglie a Walesu Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Skotsko Ve Skotsku je vzdělávání v kompetenci Scottish Office (úřad skotské decentralizované vlády). Všechny děti navštěvují primární školy po dobu sedmi let. Veřejné sekundární školy jsou téměř výhradně školy typu comprehensive. Ty poskytují programy na různé úrovni schopností.

Severní Irsko V Severním Irsku za oblast vzdělávání odpovídá Department of Education (Ministerstvo školství). Většina dětí zde stráví v primární škole šest let. Existují zde i přípravné třídy pro grammar schools. Ţáci poté volí mezi grammar school a secondary school (sekundární škola). Po celém Spojeném království nabízejí odborné vzdělávací programy všechny sekundární školy. Further education (další vzdělávání) zahrnuje i počáteční odborné vzdělávání. Kromě toho existují work based training programmes (programy odborné přípravy na pracovišti), které podléhají smlouvám o odborné přípravě s jednotlivými nezávislými poskytovateli. Po dokončení sekundárního vzdělávání mohou ţáci pokračovat ve studiu a připravit se tak na vysokoškolské vzdělávání, a to buď na své současné škole nebo na sixth form college (kolej „sixth-form“). Jinou moţností je program na further education college (kolej dalšího vzdělávání), který můţe být jednak všeobecně vzdělávací a jednak odborný. Nebo na tertiary education college (terciální kolej).

15

Obr. 4: Vzdělávací systém Skotska Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Obr. 5: Vzdělávací systém Severního Irska Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

16

Chemické rovnováhy Celý systém vzdělávání Spojeného království se řídí národním kurikulem, konkrétně pro téma chemické rovnováhy je to key stage 3. Cílem národní strategie „key stage 3“ je zvýšit standardy výuky u 11-14 letých ţáků transformací přístupů k výuce a učení. Podporuje základní prvky: angličtina, matematika, přírodní vědy, a ICT. Ve Velké Británii není chemie vyučována jako samostatný předmět. Existuje tzv. „integrovaný předmět“, kdy je chemie vyučována společně s jinými předměty (př. biologie, fyzika, geologie, geografie…). Ţáci vţdy probírají jedno velké průřezové téma (př. O teple, O zvuku, O světle, O magnetismu…), kde se na danou problematiku dívají z pohledu všech jiţ zmíněných předmětů. Tímto si ţáci získávají nadhled nad celým tématem. Na vše se dívají spíše praktickým pohledem jako třeba: „Kde by se s tímto mohli v ţivotě setkat“. Neprobírají však vše aţ tak do detailů jako je tomu například v České republice. Není zákonem dáno, co přesně by jaká část výuky měla obsahovat. Doslova je v zákoně řečeno: „můţete z něj pouţít tolik, kolik potřebujete“. Lze tedy pouţít celé schéma nebo pouze vybrané podkapitoly. Ty jsou zaměřeny tak, aby reflektovaly věk ţáků. Dají se však příslušně upravit, aby skutečně odpovídaly potřebám ţáků. Je moţné také kombinovat tyto hodiny s jinými předměty a vytvářet tak vzájemně silné vazby. Jako příklad tématu, kde se lze setkat s pojmem chemické rovnováhy je zde uvedena část lekce z programu studia „key stage 3“ (součást předmětu „science“). Tato lekce staví na základech lekcí 6C „Více o rozpouštění“ a 6D „Reverzibilní a ireverzibilní změny“. Zde by se ţáci měli seznámit s chemikáliemi a chemickými reakcemi z běţného ţivota. V této lekci se ţáci naučí témata: o

Kyseliny a zásady jako druh chemických látek s typickými vlastnostmi a pouţitím

o

Pouţít indikátor k určení roztoků kyselých, zásaditých nebo neutrálních

o

Pouţít pH stupnici ke srovnání kyselosti a zásaditosti různých roztoků

o

Základy neutralizace

Tato lekce by měla trvat přibliţně 7 hodin. V experimentální části se ţáci naučí: o

Rozpoznat nebezpečí a vyuţít nové poznatky ke stanovení rizika spojeného s kyselinami a zásadami

o

Provést experiment a poté prezentovat své výsledky

o

Interpretovat výsledky zkoumání, vytvářet srovnání s ostatními ţáky a definovat základní principy

o

Prozkoumat účinnost jednotlivých druhů „neutralizátorů“

17

Zvládnutí této části učiva je předpokladem pro pochopení dalších témat jako například: Reakce kovů a jejich sloučenin; Reakce kyselin; Minerály; Skály a zvětrávání [8].

Švýcarsko Název:

Švýcarská konfederace (Schweizerische Eidgenossenschaft)

Státní zřízení:

Federativní republika (oficiálně konfederace)

Hlavní město:

Bern (Bern)

Rozloha:

41 285 km²

Počet obyvatel:

7 920 000

Úřední jazyk:

němčina 63,7 %, francouzština 20,4 %, italština 6,7 %, rétorománština 0,5 %

znak

vlajka

Švýcarsko je jedinou zemí ze všech, jeţ jsou zmíněny v diplomové práci, které není členem Evropské unie. Švýcarské školství je neobyčejně rozmanité a mnohotvárné. Uţ samotná školská správa je velice různorodá. Pro celou oblast státu je sice zřízeno spolkové ministerstvo školství jako oddíl ministerstva vnitra, ale vedle toho má kaţdý z 19 kantonů a 6 polokantonů moţnost řídit samostatně školské záleţitosti a odtud také vniká do švýcarského školství značná odlišnost na všech stupních v různých krajích. Povinné školství je s různými odchylkami zavedeno ve všech kantonech od 6. do 15. roku, ale doba školní docházky, obsah vyučování a postavení učitelů jsou velice různé. Školy střední jsou státní, obecní, spolkové i soukromé a vyznačují se snahou soustředit různorodé druhy kolem tří základních typů. Tyto skupiny jsou klasické gymnázium literárně humanistické, reálné gymnázium a tzv. reálka. Počet let kolísá mezi 3-8 ročníky a podle toho jsou zcela odlišné osnovy, oprávnění, zkoušky dospělosti a způsob studia. Některé druhy středních škol se blíţí školám odborným, jiné připravují ţáky především pro další vysokoškolské vzdělání. Pro ilustraci bude nejvhodnější uvést konkrétní příklad.

Kanton ženevský Povinná školní docházka je stanovena pro děti mezi 6. a 15. rokem. Školy navštěvuje asi 17.000 dětí, pokračovací školství je povinné pro chlapce do 18 let, pokud se dále nevzdělávají na školách středních nebo jiných. Národní a pokračovací školství je bezplatné, na ostatních školách jsou pro chudé ţáky zřízeny četné podpory. Národní školy jsou šestileté od 7. do 13. roku věku, koedukace je zavedena z důvodů hospodářských většinou jenom na venkově. Ţáci, kteří neodcházejí na střední školy, navštěvují

18

ještě rok školu doplňovací a potom od 14. do 18. roku školy odborné pokračovací, jeţ jsou jenom v jednom odpoledni týdně. Školy střední jsou především chlapecké koleje po francouzském vzoru. Mají dva stupně, niţší tříletý a vyšší čtyřletý (gymnasium), jeţ má 4 větve: klasickou, reálně gymnazijní, moderní humanitní a technickou. Maturita opravňuje ke studiu na vysokých školách. Obdobně, ale v jednotlivostech samostatně je organizováno také střední školství dívčí, kde proniká zejména zřetel k cizinkám. Ţenevská universita má 6 fakult: přírodních věd, filosofie a pedagogiky, hospodářských a sociálních věd s vysokou školou obchodní, právnickou, protestantské teologie a lékařskou. Udělují diplomy bakalářské, licenciát a doktorát. Učitelské vzdělání navazuje na úplnou školu střední chlapeckou nebo dívčí, po případě na její pedagogickou větev, vlastní studium koná se na universitě, je dvouleté a je doplňováno výcvikem vědeckým i praktickým. Profesoři středních škol mají úplné vysokoškolské vzdělání.

Obr. 6: Vzdělávací systém Švýcarska Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Chemické rovnováhy Jak uţ je psáno v předchozím textu, kaţdý kanton má svůj vlastní systém. Jako příklad je zde uveden obsah pro školy v kantonu Frauenfeld: Druh školy:

Všechny typy gymnázií

Trvání:

2 dvouhodinové hodiny

19

1-2 roky před maturitou

Kdy:

Poţadované předchozí znalosti: reverzibilní reakce, rovnováha, zákon o zachování hmoty Ţáci se mohou rozdělit do čtyř skupin a experimentálně určit, jak lze ovlivnit chemickou rovnováhu. Zjištěné výsledky pak spolu mohou konzultovat. Organizace hodiny samozřejmě závisí na učiteli. Skupina 1: Ovlivňování chemické rovnováhy vlivem koncentrace: o Chemická rovnováha můţe být ovlivněna změnou koncentrace výchozí látky o

Otázka pro ţáky: po prozkoumání tohoto tématu předpovězte, jakým směrem bude rovnováha ovlivněna

Skupina 2: Změnou tlaku dojde k pohybu: o

Vyberte reakce, u kterých platí tato tvrzení: o

změnou tlaku se posune chemická rovnováha

o

rozhodněte, v jakém směru dojde k porušení chemické rovnováhy

Skupina 3: Ovlivňování chemické rovnováhy vlivem teploty: o

V jakém směru se posune chemická rovnováha zvýšením nebo sníţením teploty

o

Vysvětlete, jak závisí rovnováţná konstanta na teplotě

Skupina 4: Důleţitá syntéza – Výroba amoniaku: o

Amoniak je z ekonomických důvodů velice důleţitá chemikálie

o

Výroba amoniaku je nejdůleţitější syntéza v chemii

o

Za tuto metodu byla získána Nobelova cena

o

Porozumíte syntéze amoniaku

o

Budete vědět, na co se amoniak pouţívá

Poţadavky k maturitě pro odborné školy (součást tématu: „Důleţité chemické prvky a jejich sloučeniny“) o Dusík a jeho sloučeniny o Syntéza amoniaku o Soda o Le Chatelierův princip [9] Jak je patrné, chemickým rovnováhám se aţ tolik nevěnují. Učitelé se spíše snaţí celou problematiku ţákům ukázat v praxi a tu pak společně řešit mezi sebou a učitelem.

20

2.2.2 Německo, Rakousko Německo Název:

Spolková republika Německo (Bundesrepublik Deutschland)

Státní zřízení:

Federace

Hlavní město:

Berlín (Berlin)

Rozloha:

357 022 km²

Počet obyvatel:

82 310 000

Úřední jazyk:

němčina znak

vlajka

Německo nemá jednotný školský systém. Ve státě existuje šestnáct vzdělávacích systémů v jednotlivých spolkových zemích. Nové spolkové země (z bývalé NDR) pouţily po znovusjednocení Německa (v r. 1990) řady prvků západoněmeckých školských systémů. Školství řídí zemské orgány a úřady, federální vláda jejich činnost koordinuje a vytváří společný rámec. Pod dohledem státu je školství jako celek, jeho správa přísluší ministerstvům kultury zemských vlád. Koordinačním grémiem je Konference ministrů kultury (Kultusministerkonferenz). Jednotlivé země ve skutečnosti utvářejí vlastní školství při respektování společného spolkového rámce. Společné pro všechny spolkové země jsou: délka povinné školní docházky, zajišťování návaznosti vzdělávacích stupňů, označování vzdělávacích zařízení, vzájemné uznávání vysvědčení, systém známkování. Na financování školství se podílejí obce a stát. Obce hradí věcné náklady, stát náklady personální a poskytuje příspěvky na stavební práce a další investice. Státní finanční podporu získávají i základní a střední soukromé školy. Gymnázium je zpravidla 5.-13. ročník, v několika případech existují nástavby po 7. ročníku hlavní školy a pro mimořádně nadané absolventy reálek, kteří na gymnáziu mohou skládat maturitu, která jediná umoţňuje vstup na všechny typy vysokých škol. Obecně lze konstatovat, ţe německé školství odolávalo všem trendům vedoucím k vytvoření sjednocené školy a patří ve své struktuře k nejkonzervativnějším školským systémům. I kdyţ je přechod z primární do sekundární školy plynulejší, byly zrušeny zkoušky a zavedeny orientační ročníky s moţností korekce volby vzdělávací dráhy, je raná selekce ţáků zřetelná. Kromě studia povinných předmětů mají ţáci moţnost rozsáhlé volby a nabídky v různých směrech (skupinách předmětů), vyučování je členěno dle rozsahu, obtíţnosti a výkonu ţáka. Kvalitní středoškolské vzdělávání akademického typu nabízí gymnázium, které vrcholí po třinácti letech školní docházky maturitou. Na gymnázium mohou v 16 letech přestoupit úspěšní

21

studenti z reálné školy po absolvování vyrovnávacího programu. Z ostatních typů středního vzdělání přestoupit nelze. Maturita (Abitur) v Německu na gymnáziu je prestiţní zkouška. Je nejen vyvrcholením předchozí vzdělávací dráhy, ale také zkouškou tzv. všeobecné vysokoškolské zralosti. Neexistují sice státní maturity, ale poţadovaná úroveň vědomostí je značná. Poţadovány jsou čtyři předměty, studenti však volí zpravidla několik dalších, poněvadţ celkový výsledek můţe ovlivnit přijetí či nepřijetí na vysokou školu. Studenti se na maturitu připravují poslední tři roky studia na gymnáziu, celkem ze čtyř předmětů. Dva jsou na základní (Grund) a dva na pokročilé (Leistung) úrovni. Maturitu mohou skládat pouze ti studenti, kteří nejméně dva roky souvisle studovali následující předměty: německý jazyk, cizí jazyk, matematiku [10].

Obr. 7: Vzdělávací systém Německa Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Chemické rovnováhy Kaţdá jednotlivá spolková republika a v podstatě kaţdá škola mají svůj vlastní systém pro výuku všech předmětů včetně chemie. Existují pouze doporučené standardy, čeho by ţáci měli na konci roku dosáhnout. Obecně by se měli věnovat chemickým rovnováhám v 10. ročníku v rozsahu cca 18 hodin. Tento rozsah není ovšem striktní a opět vychází z toho, ţe by se mělo dosáhnout určitého cíle.

22

Některé spolkové země mají také tzv. integrované předměty, kdy je chemie vyučována společně s jinými předměty (fyzika, biologie, geologie…). Vţdy se bere jedno průřezové téma. Základní vědomosti o reverzibilních reakcích: o

Dynamická rovnováha – přímá a zpětná reakce

o

Zákon o vzájemném působení hmoty a rovnováţná konstanta Kc

o

Porušení rovnováhy – Le Chatelierův princip

o

Pouţití v praxi – Haber-Boschova syntéza

o

Entropie, směr chemických reakcí

Základní vědomosti o kyselinách a zásadách: o

Brönstedova teorie kyselin a zásad

o

Konjungovaný pár: kyselina – zásada

o

Iontový součin vody a hodnota pH

o

Síla kyselin a zásad – pKS, pKB

o

Hodnota pH – určení silné a slabé kyseliny a zásady

o

Určení titrační křivky a její popis – určení soli, volba vhodného indikátoru

o

Pufry – způsob účinku, význam

Základní vědomosti o redoxních reakcích: o

Donor akceptorový princip, redoxní pár

o

Galvanický článek – zdroj napětí, rozdíl potenciálů

o

Elektrochemická řada napětí – vodík jako standard, standardní potenciál

o

Závislost koncentrace na redoxním potenciálu – „koncentrační“ cela a Nernstova rovnice

o

Elektrolýza – rozkladné napětí, přepětí

o

Elektrický zdroj energie v běţném dni a technice – baterie, akumulátor, palivový článek

o

Koroze – ochrana proti korozi u kovů, kontakt kov-prvek [11]

Rakousko Název:

Rakouská republika (Republik Österreich)

Státní zřízení:

Spolková republika

Hlavní město:

Vídeň (Wien)

Rozloha:

83 871 km2

Počet obyvatel:

8 260 000

Úřední jazyk:

němčina znak

23

vlajka

Při pohledu k našim jihovýchodním sousedům, můţeme sledovat některé shodné rysy a tendence vývoje školství, jaké probíhají v současnosti u nás. Od roku 2000 jsou v Rakousku patrné

snahy o

reformu

školství.

Ústředním

dokumentem

rakouské reformy je

tzv.

"Bildungsstandards", který je rakouským ekvivalentem českých rámcových vzdělávacích programů. Našim školním vzdělávacím programům odpovídají na niţší úrovni rakouské interní školní učební plány, přičemţ rakouské standardy vycházejí z celkového předmětového učebního plánu. Podobně jako v našem vzdělávacím programu jsou i v rakouských standardech klíčovým pojmem kompetence a pilotní školy jsou průkopníky těchto dokumentů. Shodné vývojové tendence obojího školství vyzývají k bliţšímu prozkoumání současných rakouských standardů [12]. Stejně jako u nás je i v Rakousku povinná školní docházka devítiletá od šesti do patnácti let. První čtyři ročníky, chodí všechny děti do čtyřleté obecné školy. Od páté do osmé třídy většina dětí chodí do hlavní (tzv. měšťanské) školy, zbytek do niţšího stupně všeobecně vzdělávací vyšší školy (AHS). Mentálně opoţděné děti chodí celých osm let do zvláštní školy. Vzdělávání v učebních oborech probíhá jednak v učňovských školách, jednak v učebních závodech. Přibliţně 70 % se učí řemeslům, 16 % obchodu, 10 % se věnuje organizaci turistiky a volného času, zbytek dopravě, peněţnictví a pojišťovnictví. Velký rozsah profesní přípravy je umoţněn různou délkou studia. Od roku 1997 mají absolventi učebních oborů moţnost sloţit odbornou maturitu (Berufsreifeprüfung), umoţňující vysokoškolské vzdělání. Část ţáků hlavní školy pokračuje jeden, dva, tři nebo čtyři roky ve střední odborné škole (BMS). Zbytek ţáků hlavní školy a menší část ţáků niţšího stupně všeobecně vzdělávací školy chodí do pětiletých vyšších odborných škol (BHS), které mohou být zakončeny maturitou. Na rozdíl od našich studentů, kteří, pokud nesloţí maturitu, nemají ţádnou kvalifikaci, rakouští studenti odborných škol získávají plnou kvalifikaci absolvováním posledního ročníku školy a maturitu skládají dobrovolně. Její sloţení jim umoţňuje pokračování ve studiu na vysokých školách. Nabídka odborných škol je velmi široká, obdobně jako v našich středních odborných školách. Jejich úspěšné zakončení je povaţováno za kvalifikaci pro výkon odpovídajícího povolání. Většina ţáků niţšího stupně všeobecně vzdělávací vyšší školy postupuje do vyššího stupně všeobecně vzdělávací vyšší školy. Ta je čtyřletá a je zakončena maturitou. Vyšší stupně všeobecně vzdělávacích vyšších škol (AHS) poskytují různé moţnosti – gymnázium, reálné gymnázium, hospodářské reálné gymnázium. Základní učební osnova je platná pro všechny typy AHS, ale jednotlivé školy mohou své osnovy modifikovat a vyvíjet vlastní profily. Důraz můţe být kladen na klasické jazyky, na matematiku, přírodní vědy, ekonomiku, hudbu, výtvarné umění [13].

24

Obr. 8: Vzdělávací systém Rakouska Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Chemické rovnováhy V Rakousku jsou poţadavky k maturitě na téma Chemické rovnováhy téměř stejné jako v Německu. Pro příklad jsou zde uvedeny poţadavky k maturitě ze spolkové země Burgenland. Chemická rovnováha: o Reverzibilita chemických reakcí o Představení chemické rovnováhy o Zákon akce a reakce; rovnováţná konstanta o Vztah mezi rovnováţnou konstantou a standardní reakční entalpií o Vliv teploty a tlaku o Vliv ostatních reakčních podmínek; aplikace zákonu akce a reakce o Rovnováha amoniaku o Rozpustnost Na tuto kapitolu navazují cvičení z daného tématu. Náplní těchto cvičení jsou buď laboratorní úlohy, nebo chemické výpočty vztahující se k tématu chemické rovnováhy. Jako příklad je zde uveden pracovní list na téma: Chemické rovnováhy a rovnováţná konstanta:

25

o

Vysvětli podstatu chemické rovnováhy (obecně)

o

Co je rovnováţná konstanta?

o

Na základě vzorců urči jejich hodnotu rovnováţné konstanty

o

Příklady na výpočet

2.2.3 Slovensko, Slovinsko, Česká republika Slovensko Název:

Slovenská republika

Státní zřízení:

Republika

Hlavní město:

Bratislava

Rozloha:

49 035 km²

Počet obyvatel:

5 396 168

Úřední jazyk:

slovenština

znak

vlajka

Od 1. září 2008 vstoupil na Slovensku v platnost nový zákon o výchově a vzdělávání, který mimo jiné zavádí do praxe slovenských škol nové kurikulární dokumenty – Státní vzdělávací programy (ŠVP). Ty jsou obdobou našich Rámcových vzdělávacích programů, vycházejí ze stejné filozofie, přesto se od nich svým obsahem v některých momentech liší. Vzhledem k tomu, ţe Slovenská republika pouţívá Mezinárodní standardní klasifikaci vzdělávání - ISCED, existují pro oblast základního vzdělávání dokumenty dva: ŠVP pro primární vzdělávání (1. aţ 4. ročník) a ŠVP pro niţší sekundární vzdělávání (5. aţ 9. ročník). Oba vstoupily v platnost v roce 2009 a na jejich základě vypracovávají školy své Školní vzdělávací programy pro 1. a 5. ročníky základní školy [14]. Ústředním orgánem státní správy ve školství je Ministerstvo školstva Slovenskej republiky. Odpovídá za koncepci vzdělávání, za realizaci strategie legislativy vzdělávání a financování. Schvaluje síť škol a vzdělávacích zařízení, rozhoduje o zařazení škol nebo vzdělávacích zařízení do sítě i o jejich vyřazení ze sítě. Střední školy poskytují ţákům střední odborné vzdělání, úplné střední vzdělání a úplné střední odborné vzdělání. Připravují ţáky na výkon odborných činností, zejména v technickohospodářských, ekonomických, kulturních, uměleckých a dalších oborech. Střední školy se dělí na tyto typy:

Gymnázium Stredné odborné učilište Stredná odborná škola

26

Studium trvá většinou 4 roky s výjímkou 2-letého studia na obchodních školách, 3- a 4-letého studia na dívčích odborných školách a 5-letého studia na hotelových akademiích.

Obr. 9: Vzdělávací systém Slovenska Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Chemické rovnováhy Na Slovensku je předmět Chemie vyučován samostatně. Pro příklad je zde uveden vzdělávací standard pro téma chemické rovnováhy na čtyřletých gymnáziích. o

charakterizovat chemickou rovnováhu a rovnováţnou konstantu

o

vysvětlit vliv faktorů ovlivňujících chemickou rovnováhu (teplota, tlak, koncentrace látek)

o

prakticky ověřit některé faktory ovlivňující průběh chemických reakcí

o

charakterizovat chemické reakce anorganických látek z hlediska jejich mechanismu (protolytické, redoxní, sráţecí, komplexotvorné)

o

charakterizovat kyseliny a zásady (ionizace látek, Arrheniova a Brönstedova teorie, autoprotolýza vody; neutrální, kyselé a zásadité vodné roztoky, pH)

o

vysvětlit chemickou rovnováhu v protolytických reakcích

o

charakterizovat protolytické reakce (neutralizace, hydrolýza solí)

o

stanovit a vypočítat pH roztoků silných kyselin a silných hydroxidů

o

realizovat titrační stanovení

o

definovat oxidaci, redukci, oxidační činidlo, redukční činidlo, redoxní reakce

27

o

počítat koeficienty v rovnicích redoxních reakcí

o

vysvětlit praktické vyuţití redoxních reakcí (řád kovů, koroze, galvanické články, elektrolýza)

o

charakterizovat chemickou rovnováhu ve sráţecích reakcích

o

aplikovat součin rozpustnosti při řešení jednoduchých příkladů

o

charakterizovat chemické reakce organických látek z hlediska jejich mechanismu (adice, eliminace, substituce, přesmyk; oxidace a redukce) [15]

Slovinsko Název:

Republika Slovinsko (Republika Slovenija)

Státní zřízení:

Republika

Hlavní město:

Lublaň

Rozloha:

20 253 km²

Počet obyvatel:

2 019 392

Úřední jazyk:

slovinština znak

vlajka

Slovinsko má dvě ministerstva, která se zabývají vzděláváním: Ministerstvo školství, vědy a sportu (Ministrstvo za šolstvo, znanost in šport) a partnerskou poradní institucí je mu Úřad republiky Slovinsko pro školství (Zavod RS za šolstvo, ZRSŠ). Slovinská ústava garantuje bezplatné vzdělávání všem občanům Slovinska. Základní vzdělání je povinné a je hrazeno z rozpočtových zdrojů. Je povinností státu umoţnit svým občanům získat přiměřené vzdělání. Státní univerzity a vyšší odborné školy jsou autonomní. Příslušníci etnických minorit mají právo na výuku ve svém mateřském jazyce. Podobně Romům jsou přiznány speciální vzdělávací nároky. Klíčovými výzvami pro oblast vzdělávání, jak je definuje Rozvojová strategie Slovinska, jsou: o

zvýšení procenta populace dokončující čtyřleté středoškolské vzdělávací programy;

o

zvýšení procenta mladých lidí, kteří se chtějí zapojit do odborných vzdělávacích programů;

o

zvýšení procenta populace dokončující vzdělání na terciární úrovni;

o

zvýšení funkční gramotnosti populace (zejména ve věkové skupině dospělých);

o

podpora spolupráce mezi oblastí vyššího vzdělávání a zaměstnavateli při tvorbě studijních programů;

o

sníţení počtu předčasných ukončení středního vzdělávání;

o

zvýšení náboru do programů vzdělávání dospělých.

Střední školy se dělí na tyto typy:

odborné a technické vzdělávání střední všeobecné vzdělávání (gymnázia - gimnazije) [16]

28

Všeobecné střední vzdělávání Všeobecná střední škola, která připravuje ţáky pro další studium, se ve Slovinsku nazývá gymnázium. Gymnaziální programy jsou rozděleny do dvou skupin: o

technická gymnázia – profesionálně orientované

o

všeobecná gymnázia – všeobecně orientované

Doba studia na gymnáziích je čtyři roky a končí externí zkouškou, maturitou, která se nazývá "zkouška matura". Za její průběh zodpovídá Republiková maturitní komise. Maturita se skládá z pěti předmětů, které se dělí na povinné a povinně volitelné. Povinné předměty – slovinský jazyk a literatura, matematika a cizí jazyk Povinně volitelné předměty – fyzika, biologie, ekologie, chemie, zeměpis, dějepis, sociologie, filosofie a psychologie Po sloţení maturitní zkoušky mohou ţáci pokračovat ve studiu na některé vysoké škole. Ti ţáci gymnázia, kteří z různých důvodů nechtějí ve svém vzdělávání pokračovat, mají moţnost vstoupit na trh práce po absolvování odborného kurzu a po získání kvalifikace pro vybrané povolání. Cílem odborných kurzů je zajistit překlenutí rozdílu mezi všeobecným a odborným vzděláním a umoţnit tak absolventům všeobecných, klasických a technických gymnázií získat vstupní odborné kvalifikace na úrovni korespondující se středními odbornými a technickými školami. Vzdělávací cíle jsou stejné jako pro odborné a technické vzdělávání. Kurz směřuje k odborným kvalifikacím potřebným pro vstup na trh práce nebo pro další studium na vyšších odborných a profesionálních školách.

Střední odborné a technické vzdělávání Krátkodobé vzdělávací programy by měly trvat jeden a půl roku pro studenty a učně, kteří ukončili své základní vzdělání, a dva a půl roku pro ty, kteří základní vzdělání nedokončili. Kurzy jsou zakončeny závěrečnou zkouškou. Certifikát o závěrečné zkoušce umoţňuje studentům vstoupit na trh práce, anebo nastoupit do prvního ročníku jakékoliv jiné (vyšší) střední odborné školy. Ţáci, kteří úspěšně dokončili základní vzdělání,

mohou nastoupit

do tříletých

středoškolských odborných programů. Programy odborného vzdělávání jsou poskytovány ve dvou formách/liniích, systém učňovský a/nebo systém školský (více výukově) zaloţený. Certifikát o závěrečné zkoušce opravňuje studenty ke vstupu na trh práce, anebo pro pokračování ve vzdělávání, a sice ve dvouletých odborně-technických programech, coţ vede k získání kvalifikace na úrovni technické střední školy. Odborně-technické programy jsou koncipovány jako navýšení odborného vzdělání. Cíle odborně-technických programů jsou stejné jako cíle programů technického vzdělávání a vedou k získání kvalifikace na úrovni technické střední školy. Kvalifikace se nazývá také technickou kvalifikací, a to podle specifické oblasti.

29

Technické vzdělávání je uzpůsobeno především přípravě na odborné a profesní vyšší odborné školy, ačkoli také samo směřuje k zaměstnáním se širokým profilem. Technické středoškolské programy trvají čtyři roky, které končí maturitní zkouškou.

Obr. 10: Vzdělávací systém Slovinska Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

Chemické rovnováhy Téma chemické rovnováhy je součástí obecné chemie stejně, jako je tomu v ČR. Na základní škole probíhá výuka chemie 2 hodiny týdně v 8. a 9. ročníku. Chemii jako takové se ţáci věnují na všeobecných gymnáziích 2 hodiny týdně v 1. aţ 3. ročníku studia. Jako příklad je zde uveden obsah tématu chemická rovnováha z gymnázia v Mariboru. Chemická rovnováha: o Pojem chemická rovnováha o Le Chatelierův princip o Protolytická rovnováha ve vodných roztocích elektrolytů a vyjádření hodnoty pH o Titrace: kyseliny, báze o Pufry Jak je vidět, téma chemická rovnováha má velmi obecné doporučení. Cílem je, aby ţáci porozuměli základním pojmům z tohoto tématu. Daleko větší důraz je kladen na pochopení dané problematiky a její aplikaci v praxi.

30

Česká republika Název:

Česká republika

Státní zřízení:

Parlamentní republika

Hlavní město:

Praha

Rozloha:

78 867 km²

Počet obyvatel:

10 501 197

Úřední jazyk:

čeština

znak

vlajka

Vzdělávací systém v České republice vychází z dlouhé tradice počínající rokem 1774, kdy byla zavedena povinná školní docházka. Dnes fungují v ČR všechny typy vzdělávání - od předškolního, přes základní, střední, vysoké, postgraduální aţ po celoţivotní. O studium na střední škole se mohou ucházet ţáci, kteří splnili devítiletou povinnou školní docházku. Absolvováním středního stupně vzdělání je přitom moţno získat: o

Střední vzdělání – student po 1-2 rocích studia získá vysvědčení o závěrečné zkoušce.

o

Střední vzdělání s výučním listem – zakončené po 2-3 letech studia vysvědčením o závěrečné zkoušce a výučním listem o odborné způsobilosti například v oblasti řemesel. Absolventi těchto oborů obvykle jiţ ve vzdělání v klasickém vzdělávacím systému nepokračují a začínají pracovat ve vybraném oboru.

o

Střední vzdělání s maturitou – zpravidla po 4 letech studia získá absolvent vysvědčení o maturitní zkoušce. Maturitní zkouška se skládá z několika dílčích zkoušek – zkoušky z českého jazyka a dalších zkoušek závislých na oboru studia a částečně také na výběru ţáka. Od roku 2008 se měla maturita skládat z 2 částí, společné (státní) a profilující (specifické pro jednotlivé typy škol). Cílem je zajistit lepší srovnatelnost této zkoušky mezi různými školami.

Odborné vzdělání na vyšší sekundární úrovni vysoce převaţuje nad všeobecným, které absolvuje jen čtvrtina ţáků. Střední školy se člení na tyto tři základní typy:

Gymnázia Střední odborné školy Střední odborná učiliště

Střední vzdělání mohou studenti získat také na osmiletých, respektive šestiletých gymnáziích, na nichţ absolvovali jiţ několik ročníků vzdělání základního.

31

Střední školy mohou organizovat také programy nástavbového studia, do něhoţ mohou být přijati ţáci, kteří úspěšně absolvovali alespoň tříletý příbuzný studijní obor zakončený výučním listem. Nástavbové studium trvá 2 roky denní formou studia [17].

Obr. 11: Vzdělávací systém České republiky Citováno z http://www.fit-for-europe.info 2008-12-11

V souladu s novými principy kurikulární politiky, zformulovanými v Národním programu rozvoj vzdělávání v ČR (tzv. Bílé knize [18]) se do vzdělávací soustavy zavedl nový systém kurikulárních dokumentů pro vzdělávání ţáků od 3 do 19 let. Vzdělávání se uskutečňuje podle centrálně schvalovaných rámcových vzdělávacích programů a školou vytvářených školních vzdělávacích programů. Tuto dvoustupňovou strukturu vzdělávacích dokumentů, která zahrnuje úroveň státní a úroveň školní, stanovuje Školský zákon z roku 2005 [19].

32

Obr. 12: Systém kurikulárních dokumentů ČR [21] Legenda: RVP PV – Rámcový vzdělávací program pro předškolní vzdělávání; RVP ZV – Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání; RVP G – Rámcový vzdělávací program pro gymnázia; RVP GSP – Rámcový vzdělávací program pro gymnázia se sportovní přípravou; RVP SOV – Rámcový vzdělávací program (programy) pro střední odborné vzdělávání. * Ostatní RVP – rámcově vzdělávací programy, které kromě výše uvedených vymezuje školský zákon.

Státní úroveň Nejvyšší stupeň představuje Národní program vzdělávání (NPV), který by mělo zpracovat MŠMT ve spolupráci s dalšími partnery. Tento program by měl obsahovat hlavní zásady kurikulární politiky státu, rozpracovat cíle vzdělávání stanovené tímto zákonem, vymezit hlavní oblasti vzdělávání, obsahy vzdělávání a prostředky, které jsou nezbytné k dosahování těchto cílů. Program by měl přinášet základní „zásady“ pro vzdělávání ţáků ve věku 3 aţ 19 let s výhledem k celoţivotnímu vzdělávání a zastřešovat systém kurikulárních dokumentů. Tento bod školského zákona zatím není naplněn [5]. Druhou část představují v systému kurikulárních dokumentů rámcově vzdělávací programy (RVP), které vymezují závazné rámce vzdělávání pro jeho jednotlivé etapy (pro předškolní, základní a střední vzdělávání). Stanovují obsah vzdělávání a rámcový učební plán, klíčové kompetence absolventů, podmínky vzdělávání aj., důraz je kladen na výstupy vzdělávání. RVP pro gymnaziální obory připravuje Výzkumný ústav pedagogický v Praze, pro odborné obory Národní ústav odborného vzdělávání. Programy schvaluje ministerstvo školství postupně. Výuka podle Školních vzdělávacích programů začala v první skupině oborů ve školním roce 2009/10 (počínaje prvním ročníkem), v poslední skupině RVP bude od září 2012 [20].

33

Školní úroveň Představují školní vzdělávací programy (ŠVP), podle nichţ se uskutečňuje vzdělávání na jednotlivých školách. Na základě RVP a platné legislativy vytvářejí školy školní vzdělávací programy. Při jejich přípravě je třeba respektovat potřeby ţáků a podmínky školy, v potaz se berou také oprávněné poţadavky rodičů, příp. zřizovatele a regionu. Za přípravu ŠVP i za jeho realizaci odpovídá ředitel školy, na přípravě jednotlivých částí se však podílejí i učitelé, kteří mají spolurozhodovací funkci. K návrhu ŠVP a jeho následné realizaci se vyjadřuje školská rada, která schvaluje způsob hodnocení ţáků. Naplnění ŠVP a jeho soulad s RVP posuzuje Česká školní inspekce [20]. Rámcové i školní vzdělávací programy jsou veřejné dokumenty přístupné pro pedagogickou i nepedagogickou veřejnost.

Principy Rámcového vzdělávacího programu pro gymnázia o je určen pro tvorbu ŠVP na čtyřletých gymnáziích a vyšším stupni víceletých gymnázií; o stanovuje základní vzdělávací úroveň pro všechny absolventy gymnázií, kterou škola musí respektovat ve svém školním vzdělávacím programu; o specifikuje úroveň klíčových kompetencí, jíţ by měli ţáci na konci vzdělávání na gymnáziu dosáhnout; o vymezuje závazný vzdělávací obsah – očekávané výstupy a učivo; o zavazuje jako závaznou součást vzdělávání průřezová témata s výrazně formativními funkcemi; o podporuje komplexní přístup k realizaci vzdělávacího obsahu, včetně moţnosti jeho vhodného propojování, a předpokládá volbu různých vzdělávacích postupů, různých metod a forem výuky ve shodě s individuálními potřebami ţáků; o umoţňuje modifikaci vzdělávacího obsahu pro vzdělávání ţáků se specifickými vzdělávacími potřebami a ţáků mimořádně nadaných [21].

Chemické rovnováhy Téma chemické rovnováhy je součástí vzdělávacího oboru Chemie, který je zpracováván v rámci RVP [22]. V tomto dokumentu je vzdělávací obor součástí vzdělávací oblasti Člověk a příroda, který je dále rozděluje do oborů – Biologie, Fyzika, Geografie, Geologie a Chemie. Propojení všech těchto vzdělávacích oborů by mělo dát ţákům lepší moţnost nahlédnout na problematiku zákonitostí přírodních procesů, hlavně v praktickém ţivotě.

34

Celá koncepce vzdělávacího oboru Chemie, která je součástí RVP, by měla umoţnit ţákovi, v rámci jeho chemického vzdělávání, nejen získat základní vědomosti a dovednosti, ale především příleţitost pro rozvoj vlastních postojů a hodnot. Cílové zaměření vzdělávací oblasti: Vzdělávání v dané vzdělávací oblasti směřuje k utváření a rozvíjení klíčových kompetencí tím, ţe vede ţáka k: o formulaci přírodovědného problému, hledání odpovědi na něj a případnému zpřesňovaní či opravě řešení tohoto problému; o provádění soustavných a objektivních pozorování, měření a experimentů (především laboratorního rázu) podle vlastního či týmového plánu nebo projektu, k zpracování a interpretaci získaných dat a hledání souvislostí mezi nimi; o pouţívání

adekvátních

matematických

a

grafických

prostředků

k vyjadřování

přírodovědných vztahů a zákonů; o vyuţívání prostředků moderních technologií v průběhu přírodovědné poznávací činnosti; o spolupráci na plánech či projektech přírodovědného poznání a poskytování dat či hypotéz získaných během výzkumu přírodních faktů ostatním lidem; o předvídání průběhu studovaných přírodních procesů na základě znalosti obecných přírodovědných zákonů a specifických podmínek; o předvídání moţných dopadů praktických aktivit lidí na přírodní prostředí; o ochraně ţivotního prostředí, svého zdraví i zdraví ostatních lidí; o vyuţívání různých přírodních objektů a procesů pro plnohodnotné naplňování vlastního ţivota při současném respektování jejich ochrany [22]. Chemické rovnováhy jsou na gymnáziu vyučovány obvykle v 1. ročníku v rámci obecné chemie. Na střední odborné škole chemické ve 3. ročníku v rámci fyzikální chemie, ale částečně také v 1. ročníku v rámci obecné chemie jako na gymnáziu. Střední odborné školy nechemické obvykle zařazují chemii do 1. ročníků a chemickým rovnováhám se většinou věnují ve velice malém rozsahu. Příklad vzdělávacího obsahu Chemie (Obecné chemie) dle RVP GV: Očekávané výstupy Ţák o vyuţívá odbornou terminologii při popisu látek a vysvětlování chemických dějů o provádí chemické výpočty a uplatňuje je při řešení praktických problémů o předvídá vlastnosti prvků a jejich chování v chemických procesech na základě poznatků o periodické soustavě prvků

35

o vyuţívá znalosti a částicové struktuře látek a chemických vazbách k předvídání některých fyzikálněchemických vlastností látek a jejich chování v chemických reakcích Učivo o o o o o o o

Soustavy látek a jejich sloţení Veličiny a výpočty v chemii Stavba atomu Periodická soustava prvků Chemická vazba a vlastnosti látek Tepelné změny při chemických reakcích Rychlost chemických reakcí a chemická rovnováha [22]

Příklad vzdělávacího obsahu Chemie (Obecné chemie) dle RVP GSP: Očekávané výstupy Ţák o vyuţívá odbornou terminologii při popisu látek a vysvětlování chemických dějů o provádí chemické výpočty a uplatňuje je při řešení praktických problémů o předvídá vlastnosti prvků a jejich chování v chemických procesech na základě poznatků o periodické soustavě prvků o vyuţívá znalosti o částicové struktuře látek a chemických vazbách k předvídání některých fyzikálněchemických vlastností látek a jejich chování v chemických reakcích Učivo o o o o o o o

Soustavy látek a jejich sloţení Veličiny a výpočty v chemii Stavba atomu Periodická soustava prvků Chemická vazba a vlastnosti látek Tepelné změny při chemických reakcích Rychlost chemických reakcí a chemická rovnováha [23]

Principy Rámcového vzdělávacího programu pro SOŠ Chemicky zaměřených oborů existuje v ČR celá řada. Dále jsou uvedené příklady pro vybrané obory vzdělávání podle jejich RVP. Vyučování směřuje vţdy ke stejným cílům (viz níţe). Příklady vzdělávacích obsahů Chemie pro chemické obory SOŠ: Obory vzdělání: Přírodovědné lyceum; Laboratorní asistent; Průmyslová ekologie; Technologie celulózy a papíru; Technologie silikátů; Chemik operátor; Polygrafie; Obalová technika; Stavební materiály; Ortoticko protetický technik; Aplikovaná chemie; Analýza potravin… Vzdělávací oblast: Přírodovědné vzdělávání Časová dotace: 8 hodin týdně (přírodovědné vzdělání) Vyučování směřuje k tomu, aby ţáci uměli: o vyuţívat přírodovědných poznatků a dovedností v praktickém ţivotě ve všech situacích, které souvisejí s přírodovědnou oblastí; o logicky uvaţovat, analyzovat a řešit jednoduché přírodovědné problémy;

36

o pozorovat a zkoumat přírodu, provádět experimenty a měření, zpracovávat a vyhodnocovat získané údaje; komunikovat, vyhledávat a interpretovat přírodovědné informace a zaujímat k nim stanovisko, vyuţívat získané informace v diskusi k přírodovědné a odborné tematice; o porozumět základním ekologickým souvislostem a postavení člověka v přírodě a zdůvodnit nezbytnost udrţitelného rozvoje; o posoudit chemické látky z hlediska nebezpečnosti a vlivu na ţivé organismy. V afektivní oblasti směřuje přírodovědné vzdělávání k tomu, aby ţáci získali: o motivaci přispět k dodrţování zásad udrţitelného rozvoje v občanském ţivotě i odborné pracovní činnosti; o pozitivní postoj k přírodě; o motivaci k celoţivotnímu vzdělávání v přírodovědné oblasti. Nejprve je uvedena ta část chemie, která je společná pro všechny jiţ zmíněné obory vzdělávání. Jedná se o chemii obecnou. Obsah učiva chemie pro tyto obory je vzhledem k uvedeným cílům vypracován ve dvou variantách. Varianta A je určena pro obory s vyššími nároky na chemické vzdělávání, varianta B pro obory s niţšími nároky. Varianta A (Obecná chemie): Ţák: o o o o o o o o o o o o o o Učivo: o o o o o

rozlišuje pojmy těleso a chemická látka; dokáţe porovnat fyzikální a chemické vlastnosti různých látek; popíše stavbu atomu, rozlišuje atom, ion, izotop, nuklid; vysvětlí vznik chemické vazby a charakterizuje typy vazeb; rozlišuje pojmy prvek, sloučenina a pouţívá je ve správných souvislostech; zná názvy a značky vybraných chemických prvků; dokáţe zapsat vzorec a název jednoduché sloučeniny, umí vyuţívat oxidační číslo atomu prvku při odvozování vzorců a názvů sloučenin; vysvětlí obecně platné zákonitosti vyplývající z periodické soustavy prvků; charakterizuje obecné vlastnosti nekovů a kovů; popíše metody oddělování sloţek ze směsí a uvede příklady vyuţití těchto metod v praxi; vyjádří sloţení roztoků různým způsobem, připraví roztok poţadovaného sloţení; vysvětlí podstatu chemických reakcí a dokáţe popsat faktory, které ovlivňují průběh reakce; zapíše chemickou reakci chemickou rovnicí a vyčíslí ji; provádí jednoduché chemické výpočty při řešení praktických chemických problémů; Chemické látky a jejich vlastnosti Částicové sloţení látek, atom, molekula Chemická vazba Chemické prvky, sloučeniny, Chemická symbolika, značky a názvy prvků, oxidační číslo, vzorce a názvy jednoduchých sloučenin

37

o o o o o

Periodická soustava prvků Směsi homogenní, heterogenní, roztoky Látkové mnoţství Chemické reakce, chemické rovnice, základní typy chemických reakcí Jednoduché výpočty v chemii – z chemických vzorců, chemických rovnic a sloţení roztoků

Varianta B (Obecná chemie): Ţák: o o o o o o o o Učivo: o o o o o o o o o

dokáţe porovnat fyzikální a chemické vlastnosti různých látek; popíše stavbu atomu, vznik chemické vazby; zná názvy, značky a vzorce vybraných chemických prvků a sloučenin; popíše charakteristické vlastnosti nekovů, kovů a jejich umístění v periodické soustavě prvků; popíše základní metody oddělování sloţek ze směsí a jejich vyuţití v praxi; vyjádří sloţení roztoku a připraví roztok poţadovaného sloţení; vysvětlí podstatu chemických reakcí a zapíše jednoduchou chemickou reakci chemickou rovnicí; provádí jednoduché chemické výpočty, které lze vyuţít v odborné praxi; Chemické látky a jejich vlastnosti Částicové sloţení látek, atom, molekula Chemická vazba Chemické prvky, sloučeniny Chemická symbolika Periodická soustava prvků Směsi a roztoky Chemické reakce, chemické rovnice Výpočty v chemii

Kromě obecné chemie je učivo tématu chemická rovnováha vyučováno především v rámci fyzikální chemie. Jako příklad je zde uveden obsah učiva pro předmět fyzikální chemie v oboru Aplikovaná chemie. Pro předmět fyzikální chemie je dána časová dotace 22 hodin týdně. Do této časové dotace se zahrnují všechny odborné chemie a její části. Fyzikální chemie (Odborná chemie) pro obor Aplikovaná chemie Ţák: o o o o o o o o o

charakterizuje plynné, kapalné a tuhé skupenství a uvede příklady; porozumí termodynamickým zákonům, pojmům a veličinám; charakterizuje typy chemických reakcí a faktory ovlivňující jejich průběh; popíše druhy rovnovážných stavů, objasní příslušné zákony a provádí výpočty chemické a fázové rovnováhy; charakterizuje chemické děje – disociaci, hydrolýzu, elektrolýzu a další; vysvětlí vlastnosti a praktický význam koloidních látek a uvede příklady; vysvětlí fyzikální jevy odraz, lom, polarizace, adsorpce a rozptyl světla a jejich praktický význam; vysvětlí princip fyzikálně-chemických metod, funkci měřicích přístrojů a zařízení; provádí fyzikálně-chemická měření vlastností, koncentrace a struktury látek a sleduje probíhající fyzikálně-chemické děje;

Učivo:

38

Skupenské stavy hmoty Chemická termodynamika Kinetika chemických reakcí Chemické, fázové a adsorpční rovnováhy Elektrochemie, vlastnosti elektrolytů, vedení proudu v elektrolytech, elektrody a články, polarografie o Koloidní chemie o Interakce hmoty a elektromagnetického záření o Fyzikálně-chemická měření a výpočty o o o o o

Principy Rámcového vzdělávacího programu pro SOU Příklad vzdělávacího obsahu Chemie pro chemické obory SOU: Obor vzdělání: Chemické práce Vzdělávací oblast: Chemické látky Časová dotace: 8 hodin týdně Obecná chemie: Ţák: charakterizuje fyzikální a chemické vlastnosti látek významných pro chemický průmysl; popíše stavbu atomu a molekuly a vznik chemické vazby; pouţívá chemické názvosloví; popíše charakteristické vlastnosti nekovů, kovů a jejich umístění v periodické soustavě prvků; o uvede základní typy chemických reakcí a zapíše jednoduchou chemickou reakci chemickou rovnicí; o provádí jednoduché chemické výpočty a aplikuje je v odborné praxi; Učivo: o o o o

o o o o o o o o

Chemické látky a jejich vlastnosti Sloţení látek Chemická vazba Chemické prvky a sloučeniny Chemické názvosloví a symbolika Periodická soustava prvků Chemické reakce, chemické rovnice Chemické výpočty

Příklad vzdělávacího obsahu Chemie pro nechemické obory SOU: Obory vzdělání: Cukrář; Zahradník; Kadeřník… Vzdělávací oblast: Přírodovědné vzdělávání Časová dotace: 3 hodiny týdně Obecná chemie Ţák: o dokáţe porovnat fyzikální a chemické vlastnosti různých látek;

39

o popíše stavbu atomu, vznik chemické vazby; o zná názvy, značky a vzorce vybraných chemických prvků a sloučenin; o popíše charakteristické vlastnosti nekovů, kovů a jejich umístění v periodické soustavě prvků; o popíše základní metody oddělování sloţek ze směsí a jejich vyuţití v praxi; o vyjádří sloţení roztoku a připraví roztok poţadovaného sloţení; o vysvětlí podstatu chemických reakcí a zapíše jednoduchou chemickou reakci chemickou rovnicí; o provádí jednoduché chemické výpočty, které lze vyuţít v odborné praxi; Učivo: o o o o o o o o o

Chemické látky a jejich vlastnosti Částicové sloţení látek, atom, molekula Chemická vazba Chemické prvky, sloučeniny Chemická symbolika Periodická soustava prvků Směsi a roztoky Chemické reakce, chemické rovnice Výpočty v chemii

Požadavky k maturitní zkoušce – Chemická rovnováha V RVP je učivo závazné a je potřeba naplnit všechny jeho body. Vzhledem ale k obecnějšímu vymezení obsahů učiva se můţe pedagogický záměr školy, nebo pedagoga samotného, dobře uplatnit v rámci ŠVP. Naproti tomu poţadavky k maturitní zkoušce vymezuje striktně Katalog poţadavků, který je vţdy zaměřen na konkrétní předmět. Katalog definuje maturitní poţadavky tak, aby si je mohli osvojit ţáci bez ohledu na typ navštěvované školy i programového dokumentu, z něhoţ vychází vzdělávací program dané školy. Při zpracování maturitních poţadavků byla zohledněna i moţnost, ţe se výsledky maturitní zkoušky z chemie stanou součástí přijímacích kritérií na vysoké školy. Předpokládá se, ţe k maturitní zkoušce z chemie se přihlásí ţáci, kteří mají o chemii zájem a směřují svá budoucí vysokoškolská studia do oborů, kde se vyţadují chemické znalosti a dovednosti. Katalog požadavků - chemie o o o o o o

vysvětlit pojem chemické rovnováhy v soustavě a její dynamický charakter zapsat vztah pro rovnováţnou konstantu z chemické rovnice dané chemické reakce, vypočítat hodnotu rovnováţné konstanty Kc formulovat princip akce a reakce, posoudit vlivy na rovnováţné sloţení směsi změnou: koncentrace (látkového mnoţství) reagujících látek, teploty, tlaku (v soustavě obsahující plynné látky), posoudit význam optimálního průběhu chemické reakce v průmyslu vymezit pojmy elektrolytická disociace, silný a slabý elektrolyt vysvětlit průběh acidobazického (protolytického) děje pomocí Brönstedovy teorie kyselin a zásad definovat disociační konstantu kyseliny KA a zásady KB, porovnat sílu kyselin (zásad) podle hodnot KA (KB)

40

o o o o o o

zapsat rovnici daného protolytického děje, vyznačit konjugované páry a vztah pro disociační konstantu dané kyseliny (zásady) vymezit pojmy amfoterní látka, amfion (obojetný ion) a autoprotolýza, zapsat rovnici autoprotolýzy vody, definovat iontový součin vody Kv a pH klasifikovat roztoky podle hodnoty pH (kyselé, neutrální a zásadité), vypočítat pH roztoků silných kyselin a zásad ze známé koncentrace iontů H3O+ a OH- v jejich roztocích a naopak vysvětlit podstatu hydrolýzy solí a vyuţít poznatky o hydrolýze k rozdělení daných vodných roztoků solí na kyselé, neutrální a zásadité definovat a správně pouţívat pojmy oxidace a redukce, oxidační a redukční činidlo, vysvětlit podstatu oxidačně redukčních dějů porovnat podle Beketovovy elektrochemické řady napětí schopnost prvků tvořit kationty (ve vodném prostředí) a posoudit schopnost určitého prvku působit jako oxidační (redukční) činidlo [24]

Charakteristické rysy vzdělávání v Evropě Společné rysy vzdělávacích systémů v Evropě I přes značnou rozdílnost mezi vzdělávacími systémy ve vybraných zemích Evropy, existují společné rysy charakteristické pro celou skupinu těchto vybraných zemí. Z provedené analýzy vyplývá, ţe povinná školní docházka v těchto vybraných zemí trvá většinou 9 let, přičemţ začíná po dovršení věku 6 let (ve Velké Británii trvá 11 let a začíná věkem 5 let). Obecně se dá povinná školní docházka rozdělit na primární (v ČR první stupeň základní školy) a sekundární (v ČR druhý stupeň základní školy) úroveň. Primární úroveň je pro věk ţáků 6-11 let a sekundární úroveň pro věk 11-15 let. Po této úrovni vzdělávání následuje vzdělávání typu našich gymnázií popř. jiných středních škol. Ve většině evropských zemí je tato část vzdělávání zakončena závěrečnou zkouškou, která je obdobou našich maturit. Téma chemické rovnováhy, kterým se ve své diplomové práci zabývám, je zpravidla určeno pro skupinu ţáků okolo 16 let věku, tj. pro sekundární úroveň vzdělávání. Toto téma bývá většinou zařazeno na všech typech škol této úrovně, především na školách obdobných našim gymnáziím a ve větší míře pak na odborných školách.

Obsah tématu chemické rovnováhy Obsah tématu chemické rovnováhy se ve vybraných zemích mnohdy značně liší. Hodně záleţí na tom, v jakém rozsahu se danému tématu mohou věnovat a jaké konkrétní pojmy jsou zařazeny do tématu chemické rovnováhy. Většina vybraných států klade velký důraz na to, aby si ţáci danou problematiku spojovali s praxí. Pro srovnání slouţí následující tabulka, ve které jsou jednotlivé pojmy vybrané z Katalogu poţadavků k maturitě [24] hodnoceny podle výskytu v kurikulárních dokumentech uvedených zemí.

41

chemické rovnováhy

pojem

pojem chemické rovnováhy, dynamický charakter zápis vztahu pro rovnováţnou konstantu Le Chatlierův princip vliv tlaku na chemickou rovnováhu vliv teploty na chemickou rovnováhu vliv koncentrace na chemickou rovnováhu vliv katalyzátoru na chemickou rovnováhu acidobazickký děj, teorie kyselin a zásad

definovat KA a KB konjungovaný pár, autoprotolýza vody kyselé, neutrální a zásadité látky; pH hydrolýza oxidace, redukce; oxidační, redukční činidlo Beketovova elektrochemická řada praktická část důraz teoretická část

UK CH X X X X X X X

X X

X

X

D X X X X

země A SL SK CZ X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

X

X X X X X X X

X

X

X

X

X

X X

X X X X X X

X

X

X X

X

Ze srovnávací tabulky jasně vyplývá, ţe největší pozornost je věnována pojmům: definice chemické rovnováhy, dynamický charakter chemické rovnováhy; vztah pro rovnováţnou konstantu; Le Chatelierův princip; vliv různých podmínek na chemickou rovnováhu (tlak, teplota, koncentrace, katalyzátor); kyselé a zásadité roztoky. Z uvedených doporučených pojmů však není jasné, jakým způsobem spolu jednotlivé pojmy souvisejí. Pro znázornění struktury učiva mohou slouţit např. pojmové mapy.

Pojmové mapy Mapa je uţitečným průvodcem pro orientaci, kde jsme a kam se chceme dostat. Je to způsob, jak si své myšlení o prostoru a našem místě v něm zviditelnit; ukazuje nám vztahy mezi různými místy. Mapy mohou být obrazové nebo vytvořené ze symbolů (tištěné mapy jsou obvykle obrazové a symbolické zároveň). Mapy se mohou také skládat z termínů a pojmů, poznatků a jejich zdůvodnění, názorů a úvah apod. Tyto mapy mohou být označovány rozmanitými názvy: pojmové mapy, kognitivní mapy, sémantické mapy, vědomostní mapy, slovní předivo, pavučina a mnoho dalších [25]. V této diplomové práci je pouţit název „pojmová mapa“. Na první pohled sestává mapa z uspořádaných obrazců, jako jsou rámečky, krouţky, obdélníky, trojúhelníky atd., které jsou spojeny čarami nebo šipkami nakreslenými mezi nimi. Význam jí dodává verbální informace umístěná uvnitř obrazců a mezi nimi tak, ţe tvoří soustavu vztahů mezi pojmy. Grafická znázornění a jiné formy pojmových map jsou nezbytným nástrojem

42

pro jakékoliv efektivní učení, zvláště pak pro takové předměty jako je chemie. Cílem mapy je ukázat, jak lze zobrazit logické uspořádání učiva celého probíraného téma [26].

Obr. 13: Typy některých grafických pojmových map

2.3.3 Metody v chemickém vzdělávání Z dokumentů EU a vybraných jednotlivých zemí, případně dalších zemí Evropy, plyne, ţe důraz ve vzdělávání by se měl klást hlavně na porozumění a aplikaci získaných vědomostí a dovedností. Ţák by měl vidět praktické souvislosti mezi jednotlivými tématy a běţným kaţdodenním ţivotem. Jeden z mnoha způsobů, jak dosáhnout takto stanovených cílů vzdělávací politiky je metoda badatelsky orientovaného přírodovědného vzdělávání – IBSE (inquiry-based science education).

Badatelsky orientovaná metoda Jedná se o metodu vzdělávání v přírodních vědách zaloţenou na vlastním zkoumání. Jednoduše řečeno, jedná se o proces diagnózy problému, experimentování, rozpoznání alternativ, plánování výzkumu, stanovování a ověřování hypotéz, hledání informací, tvorby modelů, diskuze s kolegy a argumentace. Tento proces má za cíl posílit učení zaloţené na větším zapojení ţáků do výuky, ukázat ţákům více moţností poznávání, a způsobů, jak toho dosáhnout. Pomocí takto osvojených znalostí, dovedností a vědomostí, se ţák dokáţe lépe orientovat v problematice daného oboru, formulovat otázky a problémy a aktivně je řešit. Takováto aktivní metoda je daleko efektivnější neţ

43

pouhé přenášení faktů od učitele na ţáka. Učitelova úloha zde spočívá především v roli koordinátora činností ţáků, který jim pomáhá dosáhnout poţadovaného cíle. Vede ţáky k tomu, aby si uměli informace vyhledávat pokud moţno sami, vybírali z dostupných informací ty, které potřebují pro řešení úlohy a vyuţili je k vyřešení úlohy. Díky tomuto, se do procesu učení můţe zapojit více ţáků najednou a ţáci se mohou zabývat více neţ jen jedním typem úloh [28].

Fáze badatelsky orientované metody o aktivace zvědavosti ţáků a zvýšení jejich zájmu o vědecké problémy a výzvy, o posun tohoto stavu zvědavosti k vzdělávacímu projektu: vyzývat ţáky k formulaci toho, o čem vybraný problém je jejich vlastními slovy; poţití rodného jazyka je klíčovým faktorem v této fázi – pomáhá definovat problém či výzvu, o od definice problému dojít k naplánování badatelsky-orientovaného projektu; součástí je i definování kroků, které povedou k realizaci projektu, o realizace naplánovaných projektových aktivit; toto se obvykle děje různými způsoby (testy, experimenty) dle volby učitele, o konfrontace výsledků s realitou poté, co jsou naplánované činnosti zrealizovány; komparace konkrétních výsledků či výstupů s očekávanými výsledky; součástí této fáze je individuální nebo kolektivní validace výsledků, o zpracovat závěry, které zdůrazní znalosti, jeţ byly projektem dosaţeny; je moţné poukázat na propojení těchto závěrů s jinými vědeckými problémy, o propojení vědy s etikou, technologiemi, rozhodováním (i politickým), volbou řešení.

Problémy spojené s propagací a implementací badatelsky orientovaného přístupu o strach pedagogů základních (středních) škol realizovat práci zaloţenou na experimentu ve svých třídách, o odpor vůči inovacím, strach z neznámého, o skutečnost, ţe pedagogové nebyli školení v „aktivní“ pedagogice (jsou zvyklí přednášet), o skutečnost, ţe hierarchie školy (zde míněno ve smyslu nadřízení) není vţdy přesvědčena o uţitečnosti výuky vědy a její roli ve variabilitě výuky.

Výhody práce tímto způsobem o děti se učí týmově řešit problémy, o je zvyšován zájem o vědu, o děti si osvojí metodologii vědy (např. sběr a srovnávání dat, vyuţití IT a internetu) [29]. Projekty vyuţívající tuto metodu mají pozitivní dopad na postoj dětí vůči vědě. Badatelsky orientované přírodovědné vzdělávání (IBSE) podle dosavadních zjištění prokázalo svoji efektivitu jak v primárním, tak i sekundárním vzdělávání v tom, ţe jednak vzrostl zájem ţáků o ně, jednak se zlepšily i jejich dosahované výsledky a současně se podněcovala motivace učitelů. IBSE bylo shledáno efektivní u všech skupin ţáků, tzn. počínaje těmi nejslabšími aţ po ty nejschopnější, a to v souladu s jejich úsilím být nejlepší. Navíc se ISBE ukázalo být prospěšnou i při podpoře zájmu a participace dívek v přírodovědných aktivitách. Jako důleţitý je

44

také uváděn fakt, ţe IBSE a tradiční pedagogické přístupy nejsou vzájemně protikladné a mohou a měly by být ve výuce přírodních věd vzájemně kombinovány tak, aby výuku přizpůsobily různým způsobům myšlení ţáků i preferencím ţáků podle jejich věku. Zavedení postupů zaloţených na badatelsky orientovaných metodách výuky zvyšuje počet příleţitostí ke spolupráci mezi účastníky jak formálního, tak neformálního vzdělávání. Vytváří se tak např. mnoho příleţitostí pro participaci firem, vědců, výzkumníků, inţenýrů, univerzit, asociací, rodičů a dalších lokálních účastníků na přírodovědném vzdělávání ţáků. Stále důleţitějšími hráči v inovaci přírodovědného vzdělávání se stávají učitelé. Jejich klíčová role je posilována i tím, ţe se stávají součástí propojené sítě (systému) různých účastníků participujících na přírodovědném vzdělávání ţáků, coţ jim umoţňuje zlepšovat kvalitu jejich výuky a podporuje jejich motivaci. Takové sítě lze vyuţívat i jako efektivní sloţku učitelova profesionálního rozvoje a jako doplněk tradičnější formy postgraduálního vzdělávání učitelů [30]. Níţe uvedená tabulka porovnává tradiční metodu a metodu zaloţenou na vlastním zkoumání: Vlastní zkoumání

Tradiční metoda

Teorie principu učení

Konstruktivismus

Behaviorismus

Účast ţáků

Aktivní

Pasivní

Zapojení ţáků do výsledků práce

Zvýšená odpovědnost

Sníţená odpovědnost

Role ţáka

Sám řeší problémy

Nechává se vést učitelem

Cíle osnov

Procesní orientace

Orientace na cíl

Role učitele

Průvodce

Vedoucí

45

3. Experimentální část Závěry teoretické části diplomové práce a uvedené analýzy, které jsem provedla, tj. analýza vzdělávacích systémů vybraných evropských zemí, rozbor obsahu učiva tématu chemické rovnováhy a metody IBSE jsou východiskem pro experimentální část mé diplomové práce.

3.1 Chemická rovnováha – pojmová mapa Z provedené analýzy tématu chemická rovnováha na úrovni střední školy bylo zjištěno, ţe největší pozornost je věnována následujícím pojmům: o definice chemické rovnováhy o dynamický charakter chemické rovnováhy o vztah pro rovnováţnou konstantu o Le Chatelierův princip o vliv různých podmínek na chemickou rovnováhu (tlak, teplota, koncentrace, katalyzátor) o kyselé a zásadité roztoky Pro tyto vybrané pojmy z tématu chemické rovnováhy jsem vytvořila pojmovou mapu (obr. 15, 16) pro znázornění struktury tématu. Níţe uvedená grafická pojmová mapa vizuálně znázorňuje vzájemné vztahy pojmů týkajících se chemických rovnováh. Mapa je určena pro práci ve výuce na začátku kapitoly tématu chemické rovnováhy. Pojmy, které jsou v ní uvedené, mohou usnadnit jejich další uţívání při osvojování daného učiva. Klíčovým slovem je zde pojem „chemická rovnováha“, který je spojen s mnoha dalšími termíny a slouţí jako ohnisko propojení s ostatními pojmy v této struktuře. Pojmová mapa, která je zde uvedena byla vytvořena v programu FeeMind 0.8.1. Jedná se o volně dostupný software, který je napsaný v Javě. Mezi nejvýznamnější funkce aplikace FeeMind patří: o Rozbalování a zabalování větví dokumentu o Export do HTML, XHTML, PNG, JPEG, SVG, PDF, Flash o Prohlíţení nativního formátu .mm ve webovém prohlíţeči pomocí java applet pluginu o Ikony, vázané k uzlům o Obláčky kolem větví o Grafické odkazy spojující uzly o Hledání, včetně omezení na jednotlivé větve o Uzly mohou odkazovat na web i lokální soubory [27]

46

Obr. 14: Symbol programu FreeMind

Obr. 15: Pojmová mapa – Chemické rovnováhy

Podrobná mapa pro chemické rovnováhy byla vytvořena v programu Microsoft Office Power Point 2007.

47

Obr. 16: Podrobná pojmová mapa – Chemické rovnováhy

3.2 Chemická rovnováha – osvojování učiva V pedagogických dokumentech ČR a RVP jsou stanoveny klíčové kompetence, kterými má být ţák vybaven na úrovni, která je pro něj dosaţitelná a jejíţ osvojení je předpokladem pro jeho další vzdělávání. V těchto dokumentech jsou kompetence definovány jako „souhrn vědomostí, dovedností, schopností, postojů a hodnot důleţitých pro osobní rozvoj a uplatnění kaţdého člena společnosti“. Cílem chemického vzdělávání je osvojení nikoliv znalostí, ale především vědomostí a dovedností, dále pak aţ kompetencí. Poţadavky jsou orientovány především na (Belz a Siegrist, 2001): o Komunikaci a kooperaci jako schopnost vědomě komunikovat a aktivně, tvůrčím způsobem přispívat ve skupinových procesech. o Řešení problémů a tvořivost jako schopnost poznávat problémy a odpovídajícím způsobem je tvořivě řešit. o Samostatnost a výkonnost jako schopnost samostatně plánovat, provádět a kontrolovat průběh prací a jejich výsledky. o Odpovědnost jako schopnost přijmout v přiměřeném rámci spoluodpovědnost. o Přemýšlení a učení jako schopnost dále rozvíjet proces vlastního učení a myslet v souvislostech a systémově. o Argumentaci a hodnocení jako schopnost věcně posuzovat a kriticky hodnotit vlastní, společné i cizí způsoby práce a její výsledky [31]. Jednou z vhodných metod k takovému osvojování učiva je IBSE (viz kapitola 2.3.3). Základem pro tuto metodu je v chemii především chemický experiment spojený s vhodnými učebními úlohami. Hlavním cílem tohoto procesu vzdělávání je větší zapojení ţáků do výuky, ukázat ţákům více moţností poznávání, a způsobů, jak toho dosáhnout. Pomocí takto osvojených znalostí, dovedností a vědomostí, se ţák dokáţe lépe orientovat v problematice daného oboru, formulovat otázky a problémy a aktivně je řešit. Při osvojování teoretických poznatků by se měly u ţáků

48

rozvíjet zároveň i jejich praktické, intelektuální a manuální dovednosti. Ţáci při chemických experimentech nejen látky a jevy pozorují, ale mohou je také ovlivnit a přímo na ně působit. Průběh chemických dějů mohou sami připravit, řídit a hodnotit. Pokusy rozvíjí logické myšlení ţáků a poskytují jim informace pro vytvoření představ o prostředcích vědeckého bádání. Chemický pokus umoţňuje formování a rozvíjení různých stránek ţáka, neboť při jeho přípravě, realizaci a hodnocení se uplatňují činnosti intelektuální, senzorické (smyslová) a motorické (pohybové). Ve výuce chemie se ţáci setkávají nejčastěji s pokusy demonstračními v rámci vyučovacích hodin, výjimečně s pokusy frontálními. S pokusy laboratorními se ţáci setkávají méně často, obvykle v měsíčních a delších intervalech. Pokusy jsou často časově náročné a ţáci se tímto způsobem dostávají do časové tísně a následně stresu. Zadané pokyny řeší mnohdy mechanicky a na konci hodiny nebo laboratorního cvičení většinou ani neví, co v daných pokusech prováděli a jak dané učivo souvisí s teoretickým výkladem. Další problém spočívá v tom, ţe většina pokusů se ve škole provádí s více či méně čistými chemikáliemi a ţáci tak netuší, ţe mohou získané výsledky aplikovat v praxi nebo ţe se s něčím podobným mohli setkat v běţném ţivotě. Vhodnou formou, jak tyto nedostatky odstranit se jeví tzv. domácí pokusy. Ţák v těchto pokusech pracuje s látkami, se kterými se běţně setkává v kaţdodenním ţivotě, nepouţívá tedy látky, které neuvidí jinde neţ v chemické laboratoři. Díky tomuto získává ţák spojitost s běţným ţivotem. Pokus můţe provádět, jak dlouho chce a kdy chce. Je tedy časově neomezen a učí se tímto efektivně organizovat si svou vlastní práci. Ţák se tak nedostává do stresu, jako při laboratorních úlohách. Při návrhu domácích pokusů jsem se řídila následujícími třemi poţadavky. Pokusy: 1. musí být snadno uskutečnitelné i bez účasti učitele 2. musí být bezpečné 3. k jejich realizaci jsou potřebná vybavení a chemikálie snadno dostupná v běţné domácnosti

49

Tabulka navrhovaného souboru pokusů a úloh a jejich souvislost s chemickými rovnováhami: Název

Souvislost s tématem Chemické rovnováhy

1. Chemická rovnováha

Úvod do studia chemických rovnováh.

2. Změna zabarvení čaje

Le Chatelierův princip.

3. Rovnováţná konstanta

Pojem rovnováţná konstanta, její vyjádření.

4. Rovnováţná konstanta – praktické pouţití

Výpočet rovnováţné konstanty, její vyjádření. Jednotky rovnováţných konstant. Vliv podmínek na rovn. konst.

5. Chemická rovnováha v perlivé vodě

Vliv tlaku na chemickou rovnováhu.

6. Krápník

Vliv koncentrace na chemickou rovnováhu.

7. Příprava přírodního acidobazického indikátoru

Vliv koncentrace a pH na chemickou rovnováhu.

8. Kysnutí omáček a polévek

Vliv koncentrace na chemickou rovnováhu. (Titrace)

9. Vliv teploty na vzduch v balonku

Vliv teploty na chemickou rovnováhu.

10. Horký led

Vliv teploty na chemickou rovnováhu. (Exotermická, endotermická reakce)

11. Hořící kostka cukru

Vliv katalyzátoru na chemickou rovnováhu. (Energie reakce. Inhibitor)

Na českých školách je velice častým zvykem, ţe teoretická část předchází praxi (viz tabulka str. 42). Provedení domácích pokusů proto bylo navrţeno tak, aby ţák nejprve vykonal experiment a poté se postupně pomocí otázek a úkolů logicky dobral k příslušným závěrům. Předpokladem je, ţe ţák si sám vyhledává potřebné informace v literatuře případně na internetu. Postupné provedení pokusu a vyřešení souboru otázek a úkolů by tedy měli ţáka postupně a logicky vést k co nejkvalitnějšímu porozumění dané problematice. Ţáci by se tímto způsobem měli aktivně zúčastňovat výuky a osvojit si dané učivo nejen na úrovni znalostí, ale především na úrovni vědomostí a dovedností.

3.3 Soubor pokusů a úloh - zadání Ve školách jsou mnohdy specializovaná zařízení pro výuku chemie – odborné učebny a chemické laboratoře. Tyto laboratoře jsou většinou vybaveny přívodem a odpadem vody, přívodem plynu a elektrického proudu a v některých laboratořích se nachází digestoř. V laboratořích se často vyskytují skříně s laboratorními pomůckami a chemikáliemi. V domácích podmínkách většina lidí takové moţnosti nemá. Jako domácí „chemickou laboratoř“ je nejlepší

50

zvolit kuchyň, ve které se nachází přívod vody, dřez a většinou i digestoř. Toto je velmi výhodné při provádění některých pokusů, ale hlavně pro omytí pomůcek při dokončení pokusu. V domácích pokusech, které jsem navrhla v diplomové práci, se předpokládá, ţe si ţák zhotoví svou vlastní domácí „chemickou laboratoř“ včetně pomůcek a chemikálií, které bude uchovávat uzavřené na bezpečných místech. Jak takovou „chemickou laboratoř“ vytvořit, je uvedeno v textu na str. 129. Na základě literatury a jiných informačních zdrojů, vlastních zkušeností a zkušeností učitelů, jsem vytvořila soubor pokusů a úloh, které jsou vhodné pro domácí podmínky. Pokusy jsou strukturovány vţdy stejným způsobem a to: o název úlohy o úkol o úvod o časový rozsah úlohy, upozornění na případná rizika o pomůcky, chemikálie o postup o pozorování o (výpočet, tabulka, nákres aparatury)* o závěr o otázky *není u všech úloh Jak je zde jiţ naznačeno, po těchto pokusech následuje soubor otázek a úkolů, které obsahují např. grafy, schémata, tabulky, obrázky a popis reálných dějů a situací. V tomto jsou obsaţeny informace, které ţák můţe dále zpracovávat. Některé úlohy, nezbytné pro osvojení důleţitých pojmů nebo jejich vztahů, jsou uváděny i samostatně. Obsah této kapitoly (3.3) je určen pro ţáky středních škol a gymnázií a pro jejich učitele. Najdou zde zadání všech pokusů a úloh a potřebná grafická znázornění. V následující kapitole (3.4) je uvedeno autorské řešení pokusů a úloh, je tedy určena primárně pro učitele. Vzhled pracovních listů (pokusy a úlohy) je stejný jako v kapitole (3.3), ale zadání je v šedé barvě, černě je pak zvýrazněno řešení. Vzhledem k tomu, ţe se jedná o text, který je určen pro práci ţáků či učitelů, byl proto zvolen jiný typ písma, Comic Sans MS, pro celkové zatraktivnění textu.

51

1. Chemická rovnováha Úloha 1: Pokud hovoříme o chemické rovnováze, je potřeba uvědomit si základní rozdíly v pojmech rovnováha. K následujícím obrázkům připište, o jaký typ rovnováhy se jedná a co která rovnováha znamená. (dynamická rovnováha, statická rovnováha, chemická rovnováha)

Chemická rovnováha: ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Dynamická rovnováha: …………………………………………………………………………………………………………………………. ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. Statická rovnováha: ………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Podívejte se na následující graf vyjadřující rovnováhu mezi monomerem oxidu dusičitého a jeho dimerem. Poté upravte následující věty.

52

Uvedená reakce je reverzibilní / ireverzibilní. Reakce začíná z čistého oxidu dusičitého / dimeru oxidu dusičitého. Počáteční koncentrace N2O4 je ………………… mol.dm-3 a počáteční koncentrace NO2 je …………………… mol.dm-3. Rovnováţná koncentrace N2O4 je ………………… mol.dm-3 a rovnováţná koncentrace NO2 je ………………………… mol.dm-3. V průběhu reakce zreagovalo …………………… mol.dm-3 N2O4 na NO2. Rovnováhy bylo dosaţeno po ………… s. Rovnoběţný tvar křivek po dosaţení rovnováhy naznačuje, ţe obě reakce běţí tam i zpět, reakce se tedy zastaví / běţí dál. V průběhu reakce intenzita hnědé barvy roste / klesá.

Úloha 3: Systém je v dynamické rovnováze v případě, ţe se ΔG0 rovná nule. Zapište, co znamenají následující podmínky. ΔG0 < 0 …………………………………………………………………………………………………… ΔG0 > 0 …………………………………………………………………………………………………… ΔG0 = 0 ……………………………………………………………………………………………………

Úloha 4: Příkladem dynamické rovnováhy můţe být reakce zahřívání salmiaku. Doplňte následující schéma podle výběru: ochlazování, NH3(g), HCl(g), zahřívání, ireverzibilní reakce, NH4Cl(s), reverzibilní reakce

53

Úloha

5:

Vyberte

správný

tvar

rovnováţné

konstanty

pro

následující

systém:









Úloha 6: Do následujícího obrázku doplňte, jaké faktory mohou ovlivňovat chemickou rovnováhu. Jaký další faktor, který zde chybí, ji ovlivňuje a jak ji ovlivňuje?

Další faktor…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Vliv tohoto faktoru na chemickou rovnováhu: ……………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

54

2. Změna zabarvení čaje Úkol: Proč dochází ke změně zabarvení černého čaje po přidání několika kapek citrónu a mýdla?

Úvod: Výluh čaje s vodou je roztok, který je v rovnováze. Tuto rovnováhu můţeme vidět na první pohled díky zabarvení čaje. Rovnováhu můţeme porušit přidáním dalšího výluhu čaje nebo přidáním vody. Všimli jste si někdy, co se stane s čajem, pokud do něj přidáme několik kapek citronu?

tmavá barva

světlá barva

 15 min.



Pozor na vniknutí mýdla nebo citronu do oka.

Pomůcky: 3 skleničky od oliv, struhadlo, lţička Chemikálie: citron, mýdlo, voda, pravý černý čaj

Postup: Připravíme si roztok pravého černého čaje a nalijeme ho zhruba stejné mnoţství do třech skleniček od oliv. Jednu skleničku si dáme zatím na stranu, bude slouţit jako srovnávací. Do druhé skleničky vymačkáme šťávu z citronu. Povšimneme si okamţité barevné změny. Do třetí skleničky nastrouháme trochu mýdla a dobře ho rozpustíme. Opět pozorujeme. Nyní porovnáme barvy ve všech třech skleničkách.

Pozorování: .............................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................

Závěr: ..............................................................................................................................................................

55

Úloha 1: Vlivem přidání jednotlivých látek došlo k barevným změnám. Co je hlavní sloţkou citronu a co hlavní sloţkou mýdla? Napište názvy a chemické vzorce: Citron: ………………………………………………………………………………… Mýdlo: …………………………………………………………………………………

Úloha 2: Pro chemické rovnováhy je velice důleţitá znalost jednoho principu. Vyřešením následující lištovky dostanete jeho formulaci (správnou odpověď dostanete přemisťováním svislých lišt). Legenda:

P N M Í J Ř E J

Y

(

S Í

M

K

Nápověda:

1 P N M Í J Ř E J

2 U Á S E E Í T H

3 V Í C Ě Ě Š Ě .

4 N V E V C K O Á

5 M Ě ( L ) Z O A

6 O O Z ) ( U N Š

7 E Y H Y K Í H Z

8 R J A Á S R V H

9 Í N M O E E T S

10 R V Á S R J Í Í

11 O Š K D M U N U

12 Š H A V A C O O

Zapište správný výsledek lištovky: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Název principu: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………

56

Úloha 3: Na základě znalosti Le Chatelierova principu vysvětlete, proč došlo k barevné změně v prováděné úloze. Barevná změna způsobena: ……………………………………………………………………………………………………………………… Akcí je ……………………………………………………………… reakcí je ………………………………………………………………………

Úloha 4: Přiřaďte správný název reakce a rozhodněte, která z těchto reakcí je reverzibilní a která ireverzibilní. U reverzibilních reakcí upravte šipky. Hoření metanu

Tání ledu

Reakce zinku s kyselinou chlorovodíkovou

Přenos kyslíku hemoglobinem

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Úloha 5: Čím bychom mohli ovlivnit sloţení rovnováţné soustavy?  Změnou tlaku u reakcí, ve kterých vznikají nebo reagují plynné látky, přičemţ počet molů je na obou stranách chemické rovnice rozdílný.  Změnou tlaku u reakcí, kde se nemění objem.  Změnou koncentrace reaktantů.  Účinkem katalyzátoru.

Úloha 6: Reverzibilní reakce probíhají v obou směrech. Produkty takovéto reakce jsou zároveň i reaktanty pro reakci zpětnou. Dle barevnosti šipek zapište, která látka a kdy je zároveň reaktant a která produkt.

57

3. Rovnovážná konstanta Úloha 1: Řešením následující lištovky je význam rovnováţné konstanty (správnou odpověď dostanete přemisťováním svislých lišt). Legenda:

1 R K H U R S N R

2

1 Á C Z Í Ě E É .

2 N S A S K O H N

3

4

N

E

5

6

7

8

9 10 N

K Í

O

É

Nápověda:

3 Á N E Ţ Í S I Á

4 N A I N M Ţ K Y

5 V N R E A P C V

6 R K H U R S N R

7 O T K L Č D E O

8 O O A J E I Í O

9 Ţ T R E S A C H

10 V A T O N O M V

Zapište správný výsledek lištovky: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Rovnováţná konstanta je jednoduchý výraz snadno odvoditelný z chemické rovnice. Pro homogenní reakci vyjádřenou obecnou rovnicí: aA + bB konstanta tvar:

58

cC + dD má rovnováţná

Pro následující reakce určete výrazy pro jejich rovnováţné konstanty: Rovnice

Rovnovážná konstanta

Kc =

Kc =

Kc =

Úloha 3: Hodnota rovnováţné konstanty nám říká, jak dalece reakce proběhla.

Vyberte tvrzení, která platí pro následující reakce: A – reakce je prakticky nevratná B – reakce neproběhne C – reaktanty i produkty budou v rovnováze

59

Hodnota Kc při 25°C

A

B

C

Úloha 4: Vyberte správná tvrzení charakterizující vlastnosti rovnováţné konstanty K:  Hodnota K je za neměnných podmínek závislá na čase.  Rovnováţná konstanta je rovna podílu součtu produktů a výchozích látek.  Rovnováţná konstanta závisí na stechiometrických koeficientech reagujících l.  Exponenty u symbolů koncentrací jednotlivých látek, ve vyjádření rovnováţné konstanty, jsou totoţné s jejich stechiometrickými koeficienty.

Úloha

5:

Při

25

°C

je

rovnováţná

konstanta reakce extrémně nízká: Kc = 4,5 . 10-31. To znamená, ţe kyslík a dusík spolu nemohou reagovat a vytvořit tak toxický oxid dusnatý. Pokuste se vysvětlit, co by se stalo, pokud by hodnota této rovnováţné konstanty byla vyšší? Obr. citován z http://www.nonformality.org/wp-content/uploads/2007/12/01-large.jpg

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

60

4. Rovnovážná konstanta – praktické použití Úloha 1: Hodnotu Kp můţeme určit, pokud víme, ţe jsou parciální tlaky v rovnováze. Jednotky Kp závisí na tvaru rovnováţné konstanty. Jejich vyjádření můţe být různé pro různé druhy rovnováh. Vyplňte u následujících reakcí výrazy pro Kp a určete jednotky rovnováţné konstanty v pascalech.

reakce

Tvar rovnováţné konstanty

61

Jednotky Kp [Pa]

Úloha 2: Obdobným způsobem jako v úloze č. 1 určete jednotky Kc.

Úloha 3: Vypočítejte rovnováţnou konstantu syntézy amoniaku z prvků při teplotě 25 °C. Reakce probíhá podle následující rovnice: N 2  3H 2  2 NH 3

Vzorec pro výpočet standardní reakční Gibbsovy energie: ………………………………………………………… Výpočet standardní reakční Gibbsovy energie: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Vzorec pro výpočet Gibbsovy reakční izotermy: ……………………………………………………………………………… Vyjádření rovnováţné konstanty Kp ze vzorce: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Výpočet rovnováţné konstanty Kp: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

62

Úloha 4: Vypočítejte sloţení rovnováţné směsi, která vznikne reakcí oxidu uhelnatého a vody při teplotě 1000 °C. Výchozí směs obsahovala po 1 molu reaktantů. Tlak je normální (p =

COg   H 2 Og   CO2 g   H 2 g 

101 325 Pa). K p  1,39.

a) provedeme látkovou bilanci na počátku děje a za rovnováhy pomocí stupně konverze, abychom mohli určit látkové zlomky sloţek: CO

H2O

CO2

H2

Celkem

n0 mol nr mol

Tvar látkových zlomků: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

b) určíme stupeň konverze z výrazu pro rovnováţnou konstantu. Při normálním tlaku je

Kx  K p . Výpočet látkových zlomků: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 5: Na rovnováţnou konstantu mají vliv různé faktory. Šipkami spojte, co k sobě patří.

63

5. Chemická rovnováha v perlivé vodě Úkol: Pomocí sodovky (minerální vody) nafoukněte pouťový balonek. Plyn v balonku dokaţte. Úvod: Sodová voda neboli sodovka je voda uměle sycená plynem. V dnešní době je základem při výrobě všech limonád jako např. Coca-Cola.

 15 min.



Pozor při práci s vápnem na vniknutí do oka nebo potřísnění pokoţky.

Pomůcky: PET-láhev s perlivou vodou (1,5 l), balonek, izolepa, brčko, 2 skleničky od přesnídávky, lţička, vata, trychtýř, svíčka, zápalky

Chemikálie: voda, vápno

Postup: Plnění balonku plynem – Na PET-láhev s perlivou vodou (ještě originál uzavřenou) navlékneme opatrně balonek mírně naplněný vzduchem. PET-láhev pomalu otevřeme a necháme balonek plnit plynem, který se z láhve uvolňuje. Víčko z láhve můţe zůstat v balonku, jinak bychom se zbytečně připravili o plyn. Pozorujeme.

Důkaz plynu – Balonek z lahve velice opatrně sundáme a důkladně uzavřeme. Nalijeme tento plyn nad zapálenou svíčku. Pozorujeme. Připravíme si vápennou vodu a to tak, ţe dáme zhruba ½ čajové lţičky do skleničky od přesnídávky a zalijeme vodou. Tuto směs přefiltrujeme přes smotek vaty. Do balonku opatrně zavedeme brčko, jehoţ pomocí zavádíme plyn do vápenné vody. Pozorujeme. Zapíšeme chemické rovnice.

Chemické rovnice: Důkaz plynu:………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Sycení vody plynem:……………………………………………………………………………………………………………………………………

64

Pozorování: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................

Nákres aparatury:

Tabulka: Obsah oxidu uhličitého (mg/l) Mírně perlivá voda Sodovka Povrchová voda Minerální voda

Závěr: ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................

65

Úloha 1: Jaké sloučeniny jsou obsaţeny v sodové vodě (podívejte se na etiketu)? Proč při otevření láhve začnou unikat bublinky směrem nahoru? Jak byste připravili sodovku doma? Sloučeniny …………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Unikající bublinky ……………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Domácí příprava sodovky …………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Přirozená (rovnováţná) hladina rozpuštěného oxidu uhličitého ve vodě se pohybuje (v závislosti na teplotě vody a tlaku nad hladinou) zhruba od 0,4 do 0,7 mg CO2/litr. Jaký je obsah CO2 v např. v jemně perlivé vodě (podívejte se na etiketu)?..............................................

Chybnou variantu škrtněte: Abychom připravili sodovku, musíme zvýšit/sníţit koncentraci CO2 ve vodě. V uzavřené PETláhvi je tlak/teplota vyšší/niţší neţ je atmosférický(á) tlak/teplota. Otevřením PET-láhve dojde k vyrovnání/zvýšení tlaku uvnitř láhve, proto se uvolňují bublinky.

Úloha 3: Z následujících reakcí, kde platí chemická rovnováha, vyberte ty, na které nemá vliv změna tlaku.  H2 (g) + Cl2 (g) ↔ 2 HCl (g)  2 H2S (g) + O2 (g) ↔ 2 H2O (g) + 2 S (s)  2 NO2 (g) ↔ N2O4 (g)  2 Ag (s) + S (s) ↔ Ag2S (s)  C (s) + CO2 (g) ↔ 2 CO (g)

Úloha 4: Z následujících reakcí, kde platí chemická rovnováha, vyberte ty, na které má vliv změna tlaku.  H2 (g) + Cl2 (g) ↔ 2 HCl (g)  2 H2S (g) + O2 (g) ↔ 2 H2O (g) + 2 S (s)  2 NO2 (g) ↔ N2O4 (g)  2 Ag (s) + S (s) ↔ Ag2S (s)  C (s) + CO2 (g) ↔ 2 CO (g)

66

Úloha 5: V případě, ţe se reakce účastní plynné látky, ovlivňuje chemickou rovnováhu především tlak. Jak ovlivní chemickou rovnováhu zvýšení tlaku u následujících reakcí? Doplňte rovnice k následujícím obrázkům a přiřaďte správná tvrzení.

schéma

rovnice

tvrzení Rovnováha nebude ovlivněna

Rovnováha se posune doprava

Rovnováha se posune doleva

Úloha 6: Proč bychom neměli často pít vodu s CO2? ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................

Úloha 7: Máme následující rovnováţný systém: 3 H2 (g) + N2 (g) <-> 2 NH3 (g) Co se stane pokud (označte kříţkem pod obě varianty): Zvýšíme tlak; Sníţíme tlak  Ţádná změna nenastane  Rovnováha se posune doprava k produktům  Rovnováha se posune doleva k reaktantům

67

6. Krápník Úkol: Vytvořte si svůj vlastní krápník, který pak pomocí vody a oxidu uhličitého rozpusťte. Úvod: Krápníky patří ke známým přírodním útvarům nacházejícím se především v jeskyních. Vznikají rozpouštěním a opětovnou krystalizací vápence. Krápník vyrůstající od stropu jeskyně případně ze šikmé plochy se nazývá stalaktit. Krápník vyrůstající ze země nahoru se nazývá stalagmit. Spojení stalaktitu a stalagmitu se nazývá stalagnát. 7 dní



Jedlá soda můţe poleptat pokoţku.

Pomůcky: 2 sklenice, víčko (talířek), 30 cm sající příze – vlna, balvna, rychlovarná konvice, matičky, lţička

Chemikálie: jedlá soda, voda

Postup: Příprava krápníku – Dvě skleničky naplníme horkou vodou a poté do kaţdé z nich přidáme tolik jedlé sody, kolik se jí rozpustí. Mezi kádinky umístíme talířek (víčko). Do kaţdé z kádinek ponoříme jeden konec sající příze. Konce příze můţeme zatěţkat např. matičkami. Provázek necháme nad talířkem volně pověšený. Po několika dnech se s odkapávající vodou ukládá soda a vytváří stalaktity a stalagmity, které se po delší době mohou spojit aţ v jeden stalagnát.

Vliv koncentrace na chemickou rovnováhu – Odloupneme si kousek „krápníku“ a vloţíme jej do horké vody. Pozorujeme. Oxidem uhličitým, jímţ je naplněn balonek (návod na přípravu – viz předchozí úloha) působíme na „krápník“. Opět pozorujeme.

Pozorování: Příprava krápníku: ……………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

68

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Působení horké vody: ………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Působení oxidu uhličitého: ……………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Nákres aparatury:

Závěr: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

69

Úloha 1: Napište názvy a vzorce sody na pečení, sody na praní a vápence: Soda na pečení …………………………………………………………………………………………………………………………………………… Soda na praní ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… Vápenec …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Podle následujícího obrázku určete, o jaký typ krápníku se jedná:

…………………………

………………………… …………………………

Úloha 3: Na internetu nebo v literatuře vyhledejte, kde všude se ještě můţete setkat s uhličitanem (hydrogenuhličitanem) sodným (domácnost, průmysl)? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 4: Reakce vystihující vznik krápníku v jeskyni má následující tvar: CaCO3 je však nerozpustný. Jak je tedy moţné, ţe vzniká krápník? Pokuste se tento jev jednoduše vysvětlit. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

70

Úloha 5: Do následujícího schématu zapište hodnoty rovnováţných konstant. Určete, jak ovlivní změna koncentrace chemickou rovnováhu po přidání reaktantů a po odebrání produktů.

-3

odebrání reaktantů

nová rovnováha

+3 rovnováha

přidání produktů

nová rovnováha

Přidání reaktantů posune rovnováhu ve směru …………………………………………………………………………………… Odebrání produktů posune rovnováhu ve směru …………………………………………………………………………………

Úloha 6: Jakým způsobem můţeme dosáhnout zvýšení výtěţku oxidu vápenatého, jestliţe se v uzavřené nádobě ustálila rovnováha dle následující rovnice (∆H = 180 kJ/mol):

 Přidáním inertního plynu  Přidáním CaO  Přidáním CO2  Odebíráním CO2  Odebráním CaCO3  Sníţením teploty

71

7. Příprava přírodního acidobazického indikátoru Úkol: Připravte si svůj vlastní přírodní acidobazický indikátor pomocí běţně dostupných látek, se kterými se můţete setkat kaţdý den.

Úvod: Acidobazické indikátory jsou slabé kyseliny nebo slabé báze, u nichţ se liší barva protonované a deprotonované formy případně je zbarvena pouze jedna z forem. Se změnou pH se mění i poměr koncentrace obou forem a tím i barva roztoku. Zvláště výraznou změnu můţeme pozorovat v okolí hodnot pH barevného přechodu indikátoru. Při tomto pH zaznamenáváme výraznou barevnou změnu.

 1 den



Pozor při práci s hydroxidem sodným – ţíravý, leptá pokoţku

Pomůcky: víčka od skleniček, skleničky od přesnídávky, nůţ, miska, prkénko na krájení, kapátko (injekční stříkačka)

Chemikálie: suroviny s barvivem – červené zelí, červená řepa, sušená červená růţe, červené víno, kečup a chilli paprička, kyselina citronová, ocet, káva, voda, smetana, zubní pasta, jedlá soda, mýdlo, „krtek – přípravek na čištění potrubí“ (hydroxid sodný)

Postup: Kaţdou surovinu důkladně nakrájíme, případně rozdrtíme (pokud nepracujeme s kapalinou). Z rozmačkané suroviny slijeme šťávu. Pokud šťávu ze suroviny nemáme, nalijeme na ní malé mnoţství teplé vody a necháme louhovat. Nejlépe je nechat louhovat vše do druhého dne. Výluh slijeme. Do víček (skleniček) od přesnídávek nalijeme malé mnoţství připravených látek v následujícím pořadí: kyselina citronová, ocet, káva, smetana, voda, zubní pasta, jedlá soda, mýdlo, hydroxid sodný. Přidáváme vţdy cca po 5 kapkách indikátoru. Důkladně zamícháme. Pozorujeme.

Pozorování: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

72

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Vyhledejte poţadované informace a doplňte následující tabulku. indikátor

surovina

hodnota pH

název barviva

barva indikátoru

kyselina citronová červená řepa

voda hydroxid sodný kyselina citronová

červené zelí

voda hydroxid sodný kyselina citronová

červená růţe

voda hydroxid sodný kyselina citronová

červené víno

voda hydroxid sodný kyselina citronová

kečup

voda hydroxid sodný kyselina citronová

chilli paprička

voda hydroxid sodný

Závěr: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

73

Úloha 1: U acidobazických indikátorů platí následující chemická rovnováha: Kaţdý indikátor je specifický svým barevným přechodem. Je proto velmi důleţité umět vybrat vhodný typ indikátoru, pro reakci, kterou zrovna potřebujeme detekovat. Doplňte následující tabulku hodnot pH a barevných přechodů u jednotlivých acidobazických indikátorů: Indikátor

Barva v kyselém

Barva v zásaditém

Hodnota pH pro

prostředí

prostředí

barevný přechod

Červeň Kongo Methylová červeň Bromthymolová modř Fenolová červeň Fenolftalein Thymolftalein Alizarinová žluť

Úloha 2: Kromě běţně pouţívaných acidobazických indikátorů se pro orientační stanovení hodnot pH pouţívají také univerzální indikátorové papírky. Přiřaďte správné barvy univerzálního indikátorového papírku zadaných roztoků:

74

Úloha 3: Zaškrtněte správné varianty:

Úloha 4: Uspořádejte následující látky dle zvyšující se kyselosti a přiřaďte správné barvy hodnot pH pro dané látky. látka

pH

Mořská voda

8,3

Kravské mléko

6,5

Hašené vápno

12,6

Čistá voda

7,0

Hydroxid sodný

13,8

Hroznové víno

4,4

káva

5,3

Kyselina citronová

2,4

Pořadí

Úloha 5: Kde se můţete běţně setkat s acidobazickým indikátorem? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

75

8. Kysnutí omáček a polévek Úkol: Dokaţte, ţe omáčky a polévky se zavářkou kysnou rychleji za pokojové teploty neţ v lednici.

Úvod: Víte proč omáčky a polévky kyšou? Hlavní společnou sloţkou je v obou případech mouka. V omáčkách se z ní dělá jíška a v polévkách jsou z ní např. nudličky.

 5 dní



Pozor při práci s hydroxidem sodným – ţíravý, leptá pokoţku

Pomůcky: skleničky od přesnídávek, lţička, kuchyňské váhy, injekční stříkačka s ryskami objemu

Chemikálie: mouka, přírodní indikátor (např. z červeného zelí nebo červené řepy), voda, „krtek – přípravek na čištění potrubí“ (hydroxid sodný)

Postup: Odváţíme si vţdy 10 g mouky a rozmícháme ve 20 ml převařené vlaţné vody. Toto mnoţství dolijeme převařenou vlaţnou vodou na konečný objem 100 ml. Směs důkladně promícháme a necháme zhruba 10 minut odstát. K roztoku nad nerozpuštěným zbytkem mouky přidáme cca 5 kapek indikátoru a titrujeme roztokem NaOH o koncentraci 0,1 mol.dm-3 aţ do trvalého (1 min.) zbarvení roztoku. Spotřebu NaOH si zaznamenáme. Titraci provádíme pomocí injekční stříkačky, na které jsou rysky s hodnotami objemu. Druhý den bude roztok mouky odbarvený, dotitrujeme tedy několik desetin mililitrů roztoku hydroxidu. Po pěti dnech uţ můţeme dotitrovat i několik ml hydroxidu.

Pozorování: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

76

Výpočet hmotnosti NaOH: zápis známých a neznámých veličin včetně jejich jednotek: …………………………………………… …………………………………………… …………………………………………… …………………………………………… výpočet látkového mnoţství NaOH:

…………………………………………… …………………………………………… ……………………………………………

výpočet hmotnosti NaOH:

…………………………………………… …………………………………………… ……………………………………………

Objem spotřebovaného NaOH: den

VNaOH (při pokojové teplotě) (ml)

VNaOH (v lednici) (ml)

Závěr: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

77

Úloha 1: Proč se roztok mouky po čase odbarvoval? A proč byla spotřeba NaOH s počtem dnů čím dál větší? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Jaké faktory ovlivňují kysnutí pokrmů (alespoň dva)? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 3: Acidobazické titrace slouţí pro určení obsahu kyseliny nebo hydroxidu v analyzovaném roztoku. Popište následující obrázek schématu acidobazické titrace.

Úloha 4: V následujícím textu vyberte, resp. doplňte správné odpovědi. Titrujeme slabou kyselinu silnou zásadou.

Titrujeme slabou bázi silnou kyselinou.

Máme 25 cm3 roztoku CH3COOH o koncen-

Máme 25 cm3 roztoku NH3 o koncentraci

traci 0,1 mol.dm-3 a tu titrujeme roztokem

0,1 mol.dm-3 a ten titrujeme roztokem HCl

NaOH o koncentraci 0,1 mol.dm-3

o koncentraci 0,1 mol.dm-3

78

Vhodný indikátor pro titraci kyseliny octové je: Vhodný indikátor pro titraci amoniaku je: ……………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………

Můţe být fenol červeň vhodným indikátorem

Můţe být fenolftalein vhodným indikátorem

pro titraci kyseliny octové? ANO / NE

pro titraci amoniaku? ANO / NE

Můţe být methylová červeň vhodný indikátor

Můţe být Kongo červeň vhodný indikátor

pro titraci kyseliny octové? ANO / NE

pro titraci amoniaku? ANO / NE

Úloha 5: Na obrázcích můţete vidět, jak vypadají částice jednotlivých kyselin resp. zásad ve vodném roztoku. Napište, o jaké kyseliny resp. zásady se jedná. Kam je zařadíte na stupnici pH. Dále zapište rovnováţné reakce těchto látek ve vodném roztoku.

……………………………………

……………………………………

……………………………………… ……………………………………

Zápis rovnováţných reakcí: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

79

9. Vliv teploty na vzduch v balonku Úkol: Pozorujte, co se stane s nafouknutým balonkem ve studené a co v teplé vodě.  10 min.

Pomůcky: nafouknutý balonek, miska na vodu, bílý papír, 3 fixy různých barev, provázek

Chemikálie: teplá voda, studená voda

Postup: Nafoukneme si balonek a důkladně ho zaváţeme provázkem, aby z něj neunikal vzduch. Obrys balonku obtáhneme na bílý papír např. zelenou fixou. Do misky dáme ledovou vodu (ne zmrzlou) a do ní vloţíme cca na 5 minut balonek. Pozorujeme. Poté balonek opět obtáhneme na papír, tentokrát pouţijeme jinou barvu, např. modrou. Do misky nyní dáme horkou vodu a po 5 minutách balonek obkreslíme na papír např. červenou fixou.

Pozorování:

náčrt obrysu balonku:

……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

Závěr: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

80

Úloha 1: Proč se balonek nafoukl po vnoření do teplé vody? Proč balonek splaskl po vnoření do studené vody? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Do následujícího grafu zakreslete křivku závislosti objemu plynu na teplotě. Tuto skutečnost zapište i slovy.

……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………

Úloha 3: Jak vyplývá z předchozích otázek, teplota můţe mít vliv na vlastnosti plynů. Např. oxid dusičitý můţe mít při různých teplotách dvě barvy. Změna barvy souvisí s rovnováhou mezi dimerní formou a monomerní formou oxidu. Při jaké teplotě převládá dimerní forma a při jaké teplotě monomerní? Jakou barvu má monomer a jakou dimer? Zapište reakci pomocí chemické rovnice a příslušné děje zapište nad/pod šipku. dimerní forma …………………………………………………………………………………………………………………………………………… monomerní forma ………………………………………………………………………………………………………………………………………

chemická rovnice …………………………………………………………………………………………………………………………………………

81

Nehodící se škrtněte: Při vysoké teplotě je intenzita hnědé barvy zvýšená / sníţená. To naznačuje, ţe zvýšení teploty posune rovnováhu směrem k tvorbě dimeru oxidu dusičitého / oxidu dusičitého a upřednostňuje se dimerizace / disociace. Při nízké teplotě je intenzita hnědé barvy zvýšená / sníţená. To naznačuje, ţe sníţení teploty posune rovnováhu směrem k tvorbě dimeru oxidu dusičitého / oxidu dusičitého a upřednostňuje se dimerizace / disociace. Pozice rovnováhy pro tuto reakci závisí / nezávisí na teplotě.

Úloha 4: Vyberte ty reakce, u nichţ zvýšení teploty posune rovnováhu směrem k tvorbě produktů. U těchto reakcí určete, o jaký druh (z hlediska energetického) chemické reakce se jedná.



Q>0



Q<0



Q<0



Q>0



Q<0

Úloha 5: Jak bychom zvýšili výtěţek vodíku při reakci: ΔH = -39,1 kJ  Odebíráním CO  Zvýšením tlaku  Zvýšením teploty  Sníţením teploty  Odebíráním CO2 a H2

82

10.

Horký led

Úkol: Připravte si látku, která vypadá jako led, ale přitom je horká. Úvod: Jako „horký led“ se označuje octan sodný – CH3COONa. Jedná se o bílou krystalickou organickou látku, která se v chemii vyuţívá pro přípravu některých pufrů a dále jako katalyzátor. Je to sůl kyseliny octové.

 3 hod.



Jedlá soda můţe poleptat pokoţku.

Pomůcky: skleničky od přesnídávek, větší sklenice, hrnec, lţíce, talířek, sporák

Chemikálie: kvasný jedlý ocet (8 %), jedlá soda, voda

Postup: Příprava octanu sodného: Do 500 ml zavařovací sklenice dáme 15 g jedlé sody (jedno balení) a na ni přilijeme 150 ml jedlého kvasného octa. Roztok důkladně promícháme, aby se všechna jedlá soda rozpustila. Dáme ho do lednice zhruba na 3 hodiny vychladit na cca 8 °C (dle teploty lednice).

Příprava horkého ledu: Na přípravu horkého ledu pouţijeme čistý octan sodný (běţně dostupný komerčně). Do čisté skleničky nasypeme krystalický octan sodný a zahříváme na vodní lázni, dokud se všechen nerozpustí. Tuto kapalinu opatrně přelijeme do 2 čistých skleniček (vymyté vodou a vysušené v mikrovlnné troubě cca 4 min. na nejvyšší výkon). Skleničky s roztoky necháme vychladnout na cca 15 °C. Roztok z první skleničky začneme rychle lít na talířek, aţ se nám vytvoří krápník. Do roztoku ve druhé skleničce vloţíme párátko a pozorujeme.

Pozorování: Přilití octa k jedlé sodě: …………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

83

Dotyk párátka: …………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Nalévání chladného roztoku na podloţku: …………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Nákres „útvaru“ vzniklého litím roztoku na podloţku:

Závěr: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

84

Úloha 1: Zapište rovnici přípravy octanu sodného. Dále napište rovnici reakce, jakým jiným způsobem lze připravit octan sodný v domácích podmínkách. rovnice naší reakce: …………………………………………………………………………………………………………………………………… další způsob přípravy: ………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Proč byl octan sodný, který jsme připravili, hnědě zbarven, kdyţ v úvodu je psáno, ţe se jedná o bílou krystalickou látku? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 3: Na internetu nebo v literatuře zkuste vyhledat, k čemu se pouţívají výrobky, obsahující octan sodný? Máte nějaký takový výrobek u vás doma? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 4: U následujících grafů určete, zda se jedná o exotermickou či endotermickou reakci. Dále napište, co se děje s teplem při těchto reakcích.

Při exotermické reakci: …………………………………………………………………………………………………………………………… Při endotermické reakci: …………………………………………………………………………………………………………………………

85

Úloha 5: Máme-li systém v rovnováze a ochladíme ho, co se stane? Co se stane, pokud jeho teplotu zvýšíme? Jak je to v našem případě viz úloha č. 10 – Horký led? ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Úloha 6: Co se stane, klesne-li v následujícím rovnováţném systému teplota: 2 HCl (aq) + Mg (s) <-> MgCl2 (aq) + H2 (g) + teplo  Ţádná změna nenastane  Rovnováha se posune doleva směrem k reaktantům  Rovnováha se posune doprava směrem k produktům

Úloha 7: Systém, který vidíte na následujícím obrázku je udrţován při konstantní teplotě 30 °C. Teplotu systému zvýšíme dvojnásobně. Vyberte správnou odpověď, kdy bude dosaţeno rovnováhy.

 Zvýší se mnoţství vodní páry v nádobě a ta bude kondenzovat na kapalinu  Teplota kapalné vody bude vyšší neţ teplota páry  Vyšší mnoţství vody bude v plynné fázi  Teplota páry bude vyšší neţ teplota vody

86

11.

Hořící kostka cukru

Úkol: Zapalte samotnou kostku cukru a poté ji zapalte obalenou ve skořici. Úvod: Katalyzátor můţe nejenom změnit rychlost chemické reakce, ale také změnit její průběh. Pouţitím různých katalyzátorů můţeme například ze stejných reaktantů získat různé produkty. 10 min.



Tekutý karamel můţe způsobit nepříjemné popáleniny, protoţe snadno přilne ke kůţi.

Pomůcky: miska, zápalky, svíčka, pinzeta (kleště), víčka Chemikálie: kostky cukru, skořice, voda

Postup: Uchopíme kostku cukru do kleští a vloţíme ji do plamene svíčky. Pozorujeme. Na druhou kostku cukru nejprve opatrně naneseme trochu skořice, uchopíme do kleští a vloţíme ji do plamene svíčky. Opět pozorujeme. Hořící kostku cukru poté vloţíme do misky s vodou, abychom se nepopálili.

Pozorování: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Závěr: ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

87

Úloha 1: Samotná kostka cukru nehořela, ale bylo vidět, ţe cukr karamelizuje. Kostka cukru se skořicí hořela velmi jemným plamenem.

Co obsahuje krystalový cukr? ………………………………………………………………………………………………………………… Jak v tomto případě působí skořice? ………………………………………………………………………………………………………

Úloha 2: Mnoţství tepelné energie potřebné k zahájení spalování látky je různé a závisí na jejím druhu. Jak ovlivnila skořice v našem případě mnoţství potřebné energie?  Zvýšila ji.  Energie se nijak nezměnila.  Sníţila ji.

Úloha 3: Jakým způsobem můţe ovlivnit katalyzátor hodnotu rovnováţné konstanty?  Neovlivní ji, pouze urychlí ustavení rovnováţného stavu.  Rovnováha se posune ve směru k produktům (proto také kostka cukru hoří)  Rovnováha se posune ve směru k výchozím látkám.

88

Úloha 4: V následujícím grafu určete, která z křivek odpovídá průběhu katalyzované a která nekatalyzované reakci. Vysvětlete. …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… ……………………………………………………………………

Úloha 5: V následujících tvrzeních určete, co je správná a co je nesprávná varianta. výrok

správně

nesprávně

Aktivační energie je rozdíl energií mezi produkty a reaktanty. Reakce s katalyzátorem trvá déle neţ reakce bez katalyzátoru. Katalyzátor sniţuje aktivační energii. Katalyzátor ovlivňuje chemickou rovnováhu. Při katalyzované reakci je aktivační energie nulová.

Úloha 6: Kápneme-li na jablko citron, toto jablko neztmavne oproti jablku, které ponecháme volně na vzduchu. Působí zde vitamín C z citronu také jako katalyzátor? Pokud ne, jaká je tedy jeho úloha? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

89

3.4 Soubor pokusů a úloh - řešení 1. Chemická rovnováha Úloha 1: Pokud hovoříme o chemické rovnováze, je potřeba uvědomit si základní rozdíly v pojmech rovnováha. K následujícím obrázkům připište, o jaký typ rovnováhy se jedná a co která rovnováha znamená. (dynamická rovnováha, statická rovnováha, chemická rovnováha)

Chemická rovnováha – stav, kdy reagují reaktanty za vzniku produktů a z produktů opět vznikají reaktanty. Takováto reakce probíhá ve stejném čase a stejnou rychlostí (koncentrace reaktantů i produktů chemické reakce je konstantní v čase) Dynamická rovnováha – nemění se stav systému; dochází k vnitřním změnám tohoto systému. Statická rovnováha – nemění se ani stav systému a ani nedochází k jeho vnitřním změnám.

Úloha 2: Podívejte se na následující graf vyjadřující rovnováhu mezi monomerem oxidu dusičitého jeho dimerem. Poté upravte následující věty.

90

Uvedená reakce je reverzibilní / ireverzibilní. Reakce začíná z čistého oxidu dusičitého / dimeru oxidu dusičitého. Počáteční koncentrace N2O4 je 0,07 mol.dm-3 a počáteční koncentrace NO2 je 0,0 mol.dm-3. Rovnováţná koncentrace N2O4 je 0,03 mol.dm-3 a rovnováţná koncentrace NO2 je 0,08 mol.dm-3. V průběhu reakce zreagovalo 0,04 mol.dm-3 N2O4 na NO2. Rovnováhy bylo dosaţeno po 8 s. Rovnoběţný tvar křivek po dosaţení rovnováhy naznačuje, ţe obě reakce běţí tam i zpět, reakce se tedy zastaví / běţí dál. V průběhu reakce intenzita hnědé barvy roste / klesá.

Úloha 3: Systém je v dynamické rovnováze v případě, ţe se ΔG0 rovná nule. Zapište, co znamenají následující podmínky. ΔG0 < 0 reakce probíhá pouze vpřed, zpětná reakce není moţná ΔG0 > 0 probíhá pouze zpětná reakce, reakce vpřed není moţná ΔG0 = 0 probíhá reakce vpřed i reakce zpětná, systém je v dynamické rovnováze

Úloha 4: Příkladem dynamické rovnováhy můţe být reakce zahřívání salmiaku. Doplňte následující schéma podle výběru: ochlazování, NH3(g), HCl(g), zahřívání, ireverzibilní reakce, NH4Cl(s), reverzibilní reakce

91

Úloha

5:

Vyberte

správný

tvar

rovnováţné

konstanty

pro

následující

systém:









Úloha 6: Podle následujícího obrázku doplň, jaké faktory mohou ovlivňovat chemickou rovnováhu. Jaký další faktor, který zde chybí, ji ovlivňuje a jak ji ovlivňuje?

Dalším faktorem je katalyzátor, který urychluje ustavení chemické rovnováhy, neovlivňuje však hodnotu rovnováţné konstanty.

92

2. Změna zabarvení čaje Úkol: Proč dochází ke změně zabarvení černého čaje po přidání několika kapek citrónu a mýdla?

Úvod: Výluh čaje s vodou je roztok, který je v rovnováze. Tuto rovnováhu můţeme vidět na první pohled díky zabarvení čaje. Rovnováhu můţeme porušit přidáním dalšího výluhu čaje nebo přidáním vody. Všimli jste si někdy, co se stane s čajem, pokud do něj přidáme několik kapek citronu?

tmavá barva

světlá barva

 15 min.



Pozor na vniknutí mýdla nebo citronu do oka.

Pomůcky: 3 skleničky od oliv, struhadlo, lţička Chemikálie: citron, mýdlo, voda, pravý černý čaj

Postup: Připravíme si roztok pravého černého čaje a nalijeme ho zhruba stejné mnoţství do třech skleniček od oliv. Jednu skleničku si dáme zatím na stranu, bude slouţit jako srovnávací. Do druhé skleničky vymačkáme šťávu z citronu. Povšimneme si okamţité barevné změny. Do třetí skleničky nastrouháme trochu mýdla a dobře ho rozpustíme. Opět pozorujeme. Nyní porovnáme barvy ve všech třech skleničkách.

Pozorování: Roztok černého čaje měl hnědou barvu. Po přidání kapek citronu barva čaje zesvětlala. Po přidání nastrouhaného mýdla barva čaje ztmavla.

Závěr: Citron obsahuje kyselinu citronovou a mýdlo sodnou sůl. Přidáme-li do roztoku kyselinu, jeho barva zesvětlá a výsledný roztok bude mít kyselé pH. Přidáme-li do roztoku zásadu, jeho barva ztmavne a výsledný roztok bude mít zásadité pH.

93

Úloha 1: Vlivem přidání jednotlivých látek došlo k barevným změnám. Co je hlavní sloţkou citronu a co hlavní sloţkou mýdla? Napište názvy a chemické vzorce: Citron: kyselina citronová – C6H8O7 Mýdlo: sodná sůl mastné kyseliny R–COONa (od hydroxidu sodného NaOH)

Úloha 2: Pro chemické rovnováhy je velice důleţitá znalost jednoho principu. Vyřešením následující lištovky dostanete jeho formulaci (správnou odpověď dostanete přemisťováním svislých lišt).

1 P N M Í J Ř E J

2 O O Z ) ( U N Š

3 R V Á S R J Í Í

4 U Á S E E Í T H

5 Š H A V A C O O

6 E Y H Y K Í H Z

7 N V E V C K O Á

8 Í N M O E E T S

9 M Ě ( L ) Z O A

10 R J A Á S R V H

11 O Š K D M U N U

12 V Í C Ě Ě Š Ě .

Úloha 3: Na základě znalosti Le Chatelierova principu vysvětlete, proč došlo k barevné změně v prováděné úloze. Barevná změna způsobena: změnou koncentrace Akcí je přidání citronové šťávy (nastrouhaného mýdla) reakcí je barevná změna čaje.

94

Úloha 4: Přiřaďte správný název reakce a rozhodněte, která z těchto reakcí je reverzibilní a která ireverzibilní. U reverzibilních reakcí upravte šipky. hoření metanu Tání ledu

Reakce zinku s kys. chlorovodíkovou

Přenos kyslíku hemoglobinem

ireverzibilní reverzibilní reverzibilní

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

ireverzibilní

Úloha 5: Čím bychom mohli ovlivnit sloţení rovnováţné soustavy?  Změnou tlaku u reakcí, ve kterých vznikají nebo reagují plynné látky, přičemţ počet molů je na obou stranách chemické rovnice rozdílný.  Změnou tlaku u reakcí, kde se nemění objem.  Změnou koncentrace reaktantů.  Účinkem katalyzátoru.

Úloha 6: Reverzibilní reakce probíhají v obou směrech. Produkty takovéto reakce jsou zároveň i reaktanty pro reakci zpětnou. Dle barevnosti šipek zapište, která látka a kdy je zároveň reaktant a která produkt.

95

3. Rovnovážná konstanta Úloha 1: Řešením následující lištovky je význam rovnováţné konstanty (správnou odpověď dostanete přemisťováním svislých lišt). Řešení:

1 R K H U R S N R

2 O O A J E I Í O

3 V N R E A P C V

4 N S A S K O H N

5 O T K L Č D E O

6 V A T O N O M V

7 Á N E Ţ Í S I Á

8 Ţ T R E S A C H

9 10 N Á A C I Z N Í M Ě Ţ E K É Y .

Úloha 2: Rovnováţná konstanta je jednoduchý výraz snadno odvoditelný z chemické rovnice. Pro homogenní reakci vyjádřenou obecnou rovnicí: aA + bB

cC + dD má rovnováţná

konstanta tvar:

Pro následující reakce určete vztahy pro jejich rovnováţné konstanty:

Rovnice

Rovnovážná konstanta

96

Úloha 3: Hodnota rovnováţné konstanty nám říká, jak dalece reakce proběhla.

Vyberte tvrzení, která platí pro následující reakce: A – reakce je prakticky nevratná B – reakce neproběhne C – reaktanty i produkty budou v rovnováze

Hodnota Kc při 25°C

A

B

C X

X X X

97

Úloha 4: Vyberte správná tvrzení charakterizující vlastnosti rovnováţné konstanty K:  Hodnota K je za neměnných podmínek závislá na čase.  Rovnováţná konstanta je rovna podílu součtu produktů a výchozích látek.  Rovnováţná konstanta závisí na stechiometrických koeficientech reagujících l.  Exponenty u symbolů koncentrací jednotlivých látek, ve vyjádření rovnováţné konstanty, jsou totoţné s jejich stechiometrickými koeficienty.

Úloha

5:

Při

25

°C

je

rovnováţná

konstanta reakce extrémně nízká: Kc = 4,5 . 10-31. To znamená, ţe kyslík a dusík spolu nemohou reagovat a vytvořit tak toxický oxid dusnatý. Pokuste se vysvětlit, co by se stalo, pokud by hodnota této rovnováţné konstanty byla vyšší? Citováno z http://www.nonformality.org/wp-content/uploads/2007/12/01-large.jpg

Pokud by hodnota rovnováţné konstanty byla vyšší, veškerý kyslík ve vzduchu by byl zpracován a vytvářel by se pouze oxid dusnatý, coţ by mělo fatální důsledky pro ţivot na Zemi.

98

4. Rovnovážná konstanta – praktické použití Úloha 1: Hodnotu Kp můţeme určit, pokud víme, ţe jsou parciální tlaky v rovnováze. Jednotky Kp závisí na tvaru rovnováţné konstanty. Jejich vyjádření můţe být různé pro různé druhy rovnováh. Vyplňte u následujících reakcí výrazy pro Kp a určete jednotky rovnováţné konstanty v pascalech.

reakce

Tvar rovnováţné konstanty

Jednotky Kp [Pa]

Pa1

Pa2

bez jednotek

Pa-1

Pa-1

bez jednotek

99

Úloha 2: Obdobným způsobem jako v úloze č. 1 určete jednotky Kc.

Úloha 3: Vypočítejte rovnováţnou konstantu syntézy amoniaku z prvků při teplotě 25 °C. Reakce probíhá podle následující rovnice: N 2  3H 2  2 NH 3



Gr0   i G 0f



i

Gr0  2G 0f NH 3   G 0f N 2   3G 0f H 2  Gr0  2 . (-16,45 kJ/mol) = -32,9 kJ/mol

Gr0   RT ln K p Kp  e

 Gr0   RT 

   

e

32900 J / mol 8, 314. J / K .mol  298 ,15 K

 5,8.10 5

Úloha 4: Vypočítejte sloţení rovnováţné směsi, která vznikne reakcí oxidu uhelnatého a vody při teplotě 1000 °C. Výchozí směs obsahovala po 1 molu reaktantů. Tlak je normální.

K p  1,39.

COg   H 2 Og   CO2 g   H 2 g 

c) provedeme látkovou bilanci na počátku děje a za rovnováhy pomocí stupně konverze, abychom mohli určit látkové zlomky sloţek:

100

CO

H2O

CO2

H2

Celkem

n0 mol

1

1

0

0

2

nr mol

1-

1-





2

xCO   xH 2 O   xCO 2   xH 2  

nr CO  1    2  n r ,i

nr CO 2     n r ,i 2

d) určíme stupeň konverze z výrazu pro rovnováţnou konstantu. Při normálním tlaku je

Kx  K p .

 

2  xCO 2   xH 2     2 2 Kx      1,39    0,541 xCO   x( H 2 O) 1   1    1     2 2 1  0,541 xCO   xH 2 O    0,23 2 0,541 xCO 2   xH 2    0,27 2

Úloha 5: Na rovnováţnou konstantu mají vliv různé faktory. Šipkami spojte, co k sobě patří.

101

5. Chemická rovnováha v perlivé vodě Úkol: Pomocí perlivé vody (minerální vody) nafoukněte pouťový balonek. Plyn v balonku dokaţte.

Úvod: Sodová voda neboli sodovka je voda uměle sycená plynem. V dnešní době je základem při výrobě všech limonád jako např. Coca-Cola.

 15 min.



Pozor při práci s vápnem na vniknutí do oka nebo potřísnění pokoţky.

Pomůcky: PET-láhev s perlivou vodou (1,5 l), balonek, izolepa, brčko, 2 skleničky od přesnídávky, lţička, vata, trychtýř, svíčka, zápalky

Chemikálie: voda, vápno

Postup: Plnění balonku plynem – Na PET-láhev s perlivou vodou (ještě originál uzavřenou) navlékneme opatrně balonek mírně naplněný vzduchem. PET-láhev pomalu otevřeme a necháme balonek plnit plynem, který se z láhve uvolňuje. Víčko z láhve můţe zůstat v balonku, jinak bychom se zbytečně připravili o plyn. Pozorujeme.

Důkaz plynu – Balonek z lahve velice opatrně sundáme a důkladně uzavřeme. Nalijeme tento plyn nad zapálenou svíčku. Pozorujeme. Připravíme si vápennou vodu a to tak, ţe dáme zhruba ½ čajové lţičky do skleničky od přesnídávky a zalijeme vodou. Tuto směs přefiltrujeme přes smotek vaty. Do balonku opatrně zavedeme brčko, jehoţ pomocí najímáme plyn do vápenné vody. Pozorujeme. Zapíšeme chemické rovnice.

Chemická rovnice:

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O H2O + CO2 → H2CO3

102

Pozorování: Při otevření PET-láhve se začaly z vody uvolňovat bublinky bezbarvého plynu, které unikaly směrem nahoru ven z PET-láhve. Při zavádění tohoto plynu do vápenné vody, se vápenná voda bíle zakalila.

Nákres aparatury: 1 – balonek 2 – brčko přivádějící CO2 3 – kádinka s vápennou H2O

Tabulka: Obsah oxidu uhličitého (mg/l)

Mírně perlivá voda

1500 – 4000 mg/l

Sodovka

Aţ do 8000 mg/l

Povrchová voda

Do 10 mg/l

Minerální voda

Běţně přes 1000 mg/l

Závěr: Sodová voda (minerální voda) je nasycena bezbarvým plynem, oxidem uhličitým, který je snadno rozpustný ve vodě. Ve vodě se nachází ve třech formách volný oxid uhličitý (na etiketách balených sycených vod označený jako H2CO3) a vázaný oxid uhličitý v podobě uhličitanů CO32- a hydrogenuhličitanů HCO3-. Oxid uhličitý lze dokázat např. pomocí vápenné vody, kdy vzniká bílý zákal v podobě málo rozpustného uhličitanu vápenatého.

103

Úloha 1: Jaké sloučeniny jsou obsaţeny v sodové vodě (podívejte se na etiketu)? Proč při otevření láhve začnou unikat bublinky směrem nahoru? Jak byste připravili sodovku doma? Sloučeniny – voda, CO2, kationty (př. Ca2+, Mg2+, Na+, NH4+), anionty (př. Cl-, SO42-, NO3-) Unikající bublinky – uvnitř PET-láhve je vyšší tlak neţ v okolním prostředí. Otevřením láhve se tlak uvnitř sníţí, tedy vyrovná se s tlakem okolním. Bublinky unikají, protoţe jsou lehčí neţ voda. Domácí příprava sodovky – pomocí sytícího přístroje, který obsahuje mj. bombičku s CO2

Úloha 2: Přirozená (rovnováţná) hladina rozpuštěného oxidu uhličitého ve vodě se pohybuje (v závislosti na teplotě vody a tlaku nad hladinou) zhruba od 0,4 do 0,7 mg CO2/litr. Jaký je obsah CO2 v např. v jemně perlivé vodě (podívejte se na etiketu)? Do 3g/l Chybnou variantu škrtněte: Abychom připravili sodovku, musíme zvýšit/sníţit koncentraci CO2 ve vodě. V uzavřené PETláhvi je tlak/teplota vyšší/niţší neţ je atmosférický(á) tlak/teplota. Otevřením PET-láhve dojde k vyrovnání/zvýšení tlaku uvnitř láhve, proto se uvolňují bublinky.

Úloha 3: Z následujících reakcí, kde platí chemická rovnováha, vyberte ty, na které nemá vliv změna tlaku.  H2 (g) + Cl2 (g) ↔ 2 HCl (g)  2 H2S (g) + O2 (g) ↔ 2 H2O (g) + 2 S (s)  2 NO2 (g) ↔ N2O4 (g)  2 Ag (s) + S (s) ↔ Ag2S (s)  C (s) + CO2 (g) ↔ 2 CO (g)

Úloha 4: Z následujících reakcí, kde platí chemická rovnováha, vyberte ty, na které má vliv změna tlaku.  H2 (g) + Cl2 (g) ↔ 2 HCl (g)  2 H2S (g) + O2 (g) ↔ 2 H2O (g) + 2 S (s)  2 NO2 (g) ↔ N2O4 (g)  2 Ag (s) + S (s) ↔ Ag2S (s)  C (s) + CO2 (g) ↔ 2 CO (g)

104

Úloha 5: V případě, ţe se reakce účastní plynné látky, ovlivňuje chemickou rovnováhu především tlak. Jak ovlivní chemickou rovnováhu zvýšení tlaku u následujících reakcí? Doplňte rovnice dle obrázků a přiřaď správná tvrzení.

schéma

rovnice

tvrzení Rovnováha nebude ovlivněna

Rovnováha se posune doprava

Rovnováha se posune doleva

Úloha 6: Proč bychom neměli často pít vodu s CO2? Obecně vzato, je to látka, které by se náš organismus měl zbavovat. V ústech způsobuje silné prokrvení dutiny ústní, vyvolává tak pocity osvěţení – pijeme pak méně. Zvýšený obsah v ţaludku dráţdí jeho sliznici - vyvolává pocity plnosti. Ovlivňuje funkci ledvin, má močopudné účinky – odplavuje minerály z těla. Nedoporučuje se pro kardiaky.

Úloha 7: Máme následující rovnováţný systém: 3 H2 (g) + N2 (g) <-> 2 NH3 (g) Co se stane pokud: Zvýšíme tlak, Sníţíme tlak  Ţádná změna nenastane  Rovnováha se posune doprava k produktům  Rovnováha se posune doleva k reaktantům

105

X X

6. Krápník Úkol: Vytvořte si svůj vlastní krápník, který pak pomocí vody a oxidu uhličitého rozpusťte. Úvod: Krápníky patří ke známým přírodním útvarům nacházejícím se především v jeskyních. Vznikají rozpouštěním a opětovnou krystalizací vápence. Krápník vyrůstající od stropu jeskyně případně ze šikmé plochy se nazývá stalaktit. Krápník vyrůstající ze země nahoru se nazývá stalagmit. Spojení stalaktitu a stalagmitu se nazývá stalagnát. 7 dní



Jedlá soda můţe poleptat pokoţku.

Pomůcky: 2 sklenice, víčko (talířek), 30 cm sající příze – vlna, balvna, rychlovarná konvice, matičky, lţička

Chemikálie: jedlá soda, voda

Postup: Příprava krápníku – Dvě skleničky naplníme horkou vodou a poté do kaţdé z nich přidáme tolik jedlé sody, kolik se jí rozpustí. Mezi kádinky umístíme talířek (víčko). Do kaţdé z kádinek ponoříme jeden konec sající příze. Konce příze můţeme zatěţkat např. matičkami. Provázek necháme nad talířkem volně pověšený. Po několika dnech se s odkapávající vodou ukládá soda a vytváří stalaktity a stalagmity, které se po delší době mohou spojit aţ v jeden stalagnát.

Vliv koncentrace na chemickou rovnováhu – Odloupneme si kousek „krápníku“ a vloţíme jej do horké vody. Pozorujeme. Oxidem uhličitým, jímţ je naplněn balonek (návod na přípravu – viz předchozí úloha) působíme na „krápník“. Opět pozorujeme.

Pozorování: Příprava krápníku: Po nasypání jedlé sody do horké vody se začaly uvolňovat bublinky bezbarvého plynu. Na bavlnce začala po chvíli vzlínat voda směrem nahoru a stékala z bavlnky

106

na víčko. Po pár hodinách byl patrný vznik malého krápníku. Vodu bylo potřeba jednou doplnit, protoţe se postupně odpařovala.

Působení horké vody: Krápník se začal pomalu rozpouštět. Působení oxidu uhličitého: Působením plynu se nic nedělo. Teoreticky by se měl krápník také rozpouštět. To by bylo ale nejspíš potřeba hodně dlouho působit pomocí CO2.

Nákres aparatury:

Závěr: Roztok vzlíná po provázku, postupně se odpařuje a tvoří se krystaly. Na středu provázku se tvoří nejdříve stalaktit, pod ním stalagmit a po několika dnech se utvoří stalagnát. Vlivem působení vody (reaktantů) se rovnováha posouvá ve směru k produktům.

107

Úloha 1: Napište názvy a vzorce sody na pečení, sody na praní a vápence: Soda na pečení – hydrogenuhličitan sodný – NaHCO3 Soda na praní – uhličitan sodný – Na2CO3 Vápenec – uhličitan vápenatý – CaCO3

Úloha 2: Dle následujícího obrázku určete, o jaký typ krápníku se jedná:

Stalaktit Stalagnát Stalagmit

Úloha 3: Na internetu nebo v literatuře vyhledejte, kde všude se ještě můţete setkat s uhličitanem (hydrogenuhličitanem) sodným (domácnost, průmysl)? Soda se pouţívá k výrobě skla, papíru, detergentů. Změkčovadlo vody. Fotografické procesy jako pH regulátor (pro správnou funkci vývojek). Prášek na praní – změkčovadlo. Kypřící prášek do pečiva. Šumivý prášek do nápojů. Náplň do hasicích přístrojů.

Úloha 4: Reakce vystihující vznik krápníku v jeskyni má následující tvar: CaCO3 je však nerozpustný. Jak je tedy moţné, ţe vzniká krápník? Pokuste se jednoduše vysvětlit. Protoţe vzniká Ca(HCO3)2, který je rozpustný.

108

Úloha 5: Do následujícího schématu zapište hodnoty rovnováţných konstant. Určete, jak ovlivní změna koncentrace chemickou rovnováhu po přidání výchozích látek a po odebrání produktů.

-3

odebrání reaktantů

nová rovnováha

přidání produktů

nová rovnováha

+3 rovnováha

Přidání reaktantů posune rovnováhu ve směru produktů Odebrání produktů posune rovnováhu ve směru produktů

Úloha 6: Jakým způsobem můţete dosáhnout zvýšení výtěţku oxidu vápenatého, jestliţe se v uzavřené nádobě ustálila rovnováha dle následující reakce (∆H = 180 kJ/mol):

 Přidáním inertního plynu  Přidáním CaO  Přidáním CO2  Odebíráním CO2  Odebráním CaCO3  Sníţením teploty

109

7. Příprava přírodního acidobazického indikátoru Úkol: Připravte si svůj vlastní přírodní acidobazický indikátor pomocí běţně dostupných látek.

Úvod: Acidobazické indikátory jsou slabé kyseliny nebo slabé báze, u nichţ se liší barva protonované a deprotonované formy případně je zbarvena pouze jedna z forem. Se změnou pH se mění i poměr koncentrace obou forem a tím i barva roztoku. Zvláště výraznou změnu můţeme pozorovat v okolí hodnot pH barevného přechodu indikátoru. Při tomto pH zaznamenáváme výraznou barevnou změnu.

 1 den



Pozor při práci s hydroxidem sodným – ţíravý, leptá pokoţku

Pomůcky: víčka od skleniček, skleničky od přesnídávky, nůţ, miska, prkénko na krájení, kapátko (injekční stříkačka)

Chemikálie: suroviny s barvivem – červené zelí, červená řepa, sušená červená růţe, červené víno, kečup a chilli paprička, kyselina citronová, ocet, káva, voda, smetana, zubní pasta, jedlá soda, mýdlo, „krtek – přípravek na čištění potrubí“ (hydroxid sodný)

Postup: Kaţdou surovinu důkladně nakrájíme, případně rozdrtíme (pokud nepracujeme s kapalinou). Z rozmačkané suroviny slijeme šťávu. Pokud šťávu ze suroviny nemáme, nalijeme na ní malé mnoţství teplé vody a necháme louhovat. Nejlépe je nechat louhovat vše do druhého dne. Výluh slijeme. Do víček (skleniček) od přesnídávek nalijeme malé mnoţství připravených látek v následujícím pořadí: kyselina citronová, ocet, káva, smetana, voda, zubní pasta, jedlá soda, mýdlo, hydroxid sodný. Přidáváme vţdy cca po 5 kapkách indikátoru. Důkladně zamícháme. Pozorujeme.

Pozorování: Výluh se začal postupně zbarvovat do červena, fialova, oranţova (dle druhu suroviny) viz obrázek. Pořadí indikátorů: červené zelí, červená řepa, chilli paprička, sušená růţe, červené víno, kečup.

110

Obr. Louhování indikátorů

Po přidání indikátoru ke kyselým resp. zásaditým látkám (látky seřazeny od nejkyselejší po nejzásaditější) se měnila jejich barva jak je vidět na následujících obrázcích:

Obr. červené zelí

Obr. červená řepa

Obr. chilli paprička, sušená červená růţe, červené víno, kečup

Chilli paprička a kečup neměnily zabarvení ani v kyselém ani v zásaditém prostředí. Ostatní indikátory měnily barvu dle obrázků. Je potřeba pracovat s čerstvým indikátorem, jinak se zkazí (po 6 dnech se objevila plíseň na hladině).

111

Vyhledejte poţadované informace a doplňte následující tabulku. indikátor červená řepa

červené zelí

červená růţe

červené víno

kečup

chilli paprička

surovina

hodnota pH

název barviva

barva indikátoru

kyselina citronová

2,4

voda

7

hydroxid sodný

13,5

ţlutá

kyselina citronová

2,4

růţová

voda

7

hydroxid sodný

13,5

zelenoţlutá

kyselina citronová

2,4

červená

voda

7

hydroxid sodný

13,5

zelená

kyselina citronová

2,4

růţová

voda

7

hydroxid sodný

13,5

hnědozelená

kyselina citronová

2,4

oranţová

voda

7

hydroxid sodný

13,5

oranţová

kyselina citronová

2,4

oranţová

voda

7

hydroxid sodný

13,5

růţová betanidin

flavin

kyanidin

malvidin

lykopen

kapsaicin

světle růţová

světle růţová

světle růţová

světle růţová

oranţová

oranţová oranţová

Závěr: Acidobazické indikátory jsou látky, které mění zabarvení v závislosti na prostředí – kyselém, zásaditém a neutrálním. U látek obsahujících lykopen nebo kapsaicin k barevné změně nedochází. Acidobazické indikátory se vyuţívají především při acidobazických titracích.

112

Úloha 1: U acidobazických indikátorů platí následující chemická rovnováha: Kaţdý indikátor je specifický svým barevným přechodem. Je proto velmi důleţité umět vybrat vhodný typ indikátoru, pro reakci, kterou zrovna potřebujeme detekovat. Doplňte následující tabulku hodnot pH a barevných přechodů u jednotlivých acidobazických indikátorů: Indikátor

Barva v kyselém

Barva v zásaditém

Hodnota pH pro

prostředí

prostředí

barevný přechod

Červeň Kongo

modrá

červená

3,0 – 5,0

Methylová červeň

červená

ţlutá

4,2 – 6,3

Bromthymolová

ţlutá

modrá

6,0 – 7,6

Fenolová červeň

ţlutá

červená

6,8 – 8,4

Fenolftalein

bezbarvá

růţová

8,3 – 10,0

Thymolftalein

bezbarvá

modrá

9,3 – 10,5

Alizarinová žluť

ţlutá

červenohnědá

10,0 – 12,1

modř

Úloha 2: Kromě běţně pouţívaných acidobazických indikátorů se pro orientační stanovení hodnot pH pouţívají také univerzální indikátorové papírky. Přiřaďte správné barvy univerzálního indikátorového papírku:

113

Úloha 3: Zaškrtněte správné varianty:

Úloha 4: Uspořádejte následující látky dle zvyšující se kyselosti a přiřaďte správné barvy hodnot pH pro dané látky.

látka

pH

Pořadí

Mořská voda

8,3

6.

Kravské mléko

6,5

4.

Hašené vápno

12,6

7.

Čistá voda

7,0

5.

Hydroxid

13,8

8.

Hroznové víno

4,4

2.

káva

5,3

3.

Kys. citronová

2,4

1.

sodný

Úloha 5: Kde se můţete běţně setkat s acidobazickým indikátorem? Čaj – např. černý čaj; přidáme-li do něj citron (kyselina), čaj zesvětlá Nakládání červeného zelí (řepy) – po rukách máme červenofialové barvivo těchto látek; umyjeme-li si ruce mýdlem, červenofialová barva postupně zmodrá, aţ úplně vymizí Borůvky – pokud máme ruce od borůvek (tmavě modrá barva), pokapeme si je citronem > barva postupně zesvětlá do růţové, aţ úplně vymizí.

114

8. Kysnutí omáček a polévek Úkol: Dokaţte, ţe omáčky a polévky se zavářkou kysnou rychleji za pokojové teploty neţ v lednici.

Úvod: Víte proč omáčky a polévky kyšou? Hlavní společnou sloţkou je v obou případech mouka. V omáčkách se z ní dělá jíška a v polévkách jsou z ní např. nudličky.

 5 dní



Pozor při práci s hydroxidem sodným – ţíravý, leptá pokoţku

Pomůcky: skleničky od přesnídávek, lţička, kuchyňské váhy, injekční stříkačka s ryskami objemu

Chemikálie: mouka, přírodní indikátor (např. z červeného zelí nebo červené řepy), voda, „krtek – přípravek na čištění potrubí“ (hydroxid sodný)

Postup: Odváţíme si vţdy 10 g mouky a rozpustíme ve 20 ml převařené vlaţné vody. Toto rozpuštěné mnoţství dolijeme převařenou vlaţnou vodou na konečný objem 100 ml. Směs důkladně promícháme a necháme zhruba 10 minut odstát. K roztoku nad nerozpuštěným zbytkem mouky přidáme cca 5 kapek indikátoru a titrujeme roztokem NaOH o koncentraci 0,1 mol.dm-3 aţ do trvalého (1 min.) zbarvení roztoku. Spotřebu NaOH si zaznamenáme. Titraci provádíme pomocí injekční stříkačky, na které jsou rysky s hodnotami objemu. Druhý den bude roztok mouky odbarvený, dotitrujeme tedy několik desetin mililitrů roztoku hydroxidu. Po týdnu uţ můţeme dotitrovat i několik ml hydroxidu.

Pozorování: Přidáním indikátoru k roztoku došlo k jeho zbarvení do světle růţova. Přidáním NaOH roztok zezelenal. Do druhého dne se roztok opět odbarvil do světle růţova a bylo potřeba přidat více NaOH pro opětné zezelenání. Čím více dnů se roztok nechal stát, tím více bylo potřeba přidat NaOH. V lednici byl tento proces pomalejší. Roztok, který byl ponechán při pokojové teplotě po pěti dnech velmi zápachal.

115

Obr. barevná změna roztoku po přidání indikátoru z červené řepy (vlevo) a červeného zelí (vpravo)

Výpočet hmotnosti NaOH: VNaOH = 300 ml = 0,3 l

n=c*V

m=n*M

CNaOH = 0,1 M

n = 0,1 * 0,3

m = 0,03 * 40

M = 40 g/mol

n = 0,03 mol

m = 1,2 g NaOH do 300 ml vody

m=?

Objem spotřebovaného NaOH:

den

VNaOH (při pokojové teplotě) (ml)

VNaOH (v lednici) (ml)

1.

1,2

1,2

2.

4,9

1,8

5.

18

12

Závěr: Potraviny by se měly uchovávat co nejkratší dobu v lednici. Z měření vyplývá, ţe se rychleji kazí při pokojové teplotě neţ v lednici. Např. horká polévka by se měla nechat vychladnout při pokojové teplotě a pak bychom ji měli dát hned do lednice.

116

Úloha 1: Proč se roztok mouky po čase odbarvoval? A proč byla spotřeba NaOH s počtem dnů čím dál větší? Titrujeme-li roztokem NaOH do barevné změny, v roztoku bude zásadité prostředí. Roztok s moukou se po čase okyseloval, proto docházelo k jeho odbarvení. S počtem dnů byl čím dál více kyselý, proto bylo potřeba přidávat čím dál více zásady (NaOH).

Úloha 2: Jaké faktory ovlivňují kysnutí pokrmů (alespoň dva)? Teplota + čas – čím vyšší teplota, tím rychleji pokrm kyše. V lednici proto vydrţí déle. Olíznutá lţíce v hrnci – bakterie z úst také ovlivňují kysnutí. Druh mouky – ţitná mouka obecně více kyselá. Hladká mouka kyselejší neţ polohrubá a hrubá (má větší povrch pro oxidaci)

Úloha 3: Acidobazické titrace slouţí pro určení obsahu kyseliny nebo hydroxidu v analyzovaném roztoku. Popište následující obrázek schématu acidobazické titrace.

Úloha 4: V následujícím textu vyberte, resp. doplňte správné odpovědi. Titrujeme slabou kyselinu silnou zásadou.

Titrujeme slabou bázi silnou kyselinou.

Máme 25 cm3 roztoku CH3COOH o koncen-

Máme 25 cm3 roztoku NH3 o koncentraci

traci 0,1 mol.dm-3 a tu titrujeme roztokem

0,1 mol.dm-3 a ten titrujeme roztokem HCl

NaOH o koncentraci 0,1 mol.dm-3.

o koncentraci 0,1 mol.dm-3.

117

Vhodný indikátor pro titraci kys. octové je:

Vhodný indikátor pro titraci amoniaku je:

Fenolftalein

Methylová červeň

Můţe být fenol červeň vhodným indikátorem

Můţe být fenolftalein vhodným indikátorem

pro titraci kyseliny octové? ANO / NE

pro titraci amoniaku? ANO / NE

Můţe být methylová červeň vhodný indikátor

Můţe být Kongo červeň vhodný indikátor

pro titraci kyseliny octové? ANO / NE

pro titraci amoniaku? ANO / NE

Úloha 5: Na obrázcích můţete vidět, jak vypadají částice jednotlivých kyselin resp. zásad ve vodném roztoku. Napište, o jaké kyseliny resp. zásady se jedná. Kam je zařadíte na stupnici pH. Dále zapište rovnováţné reakce těchto látek ve vodném roztoku.

CH3COOH – slabá kyselina

NaOH – silná zásada

118

NH3 – slabá zásada

HCl – silná kyselina

9. Vliv teploty na vzduch v balonku Úkol: Pozorujte, co se stane s nafouknutým balonkem ve studené a co v teplé vodě.  10 min.

Pomůcky: nafouknutý balonek, miska na vodu, bílý papír, 3 fixy různých barev, provázek

Chemikálie: teplá voda, studená voda

Postup: Nafoukneme si balonek a důkladně ho zaváţeme provázkem, aby z něj neunikal vzduch. Obrys balonku obtáhneme na bílý papír např. zelenou fixou. Do misky dáme ledovou vodu (ne zmrzlou) a do ní vloţíme cca na 5 minut balonek. Pozorujeme. Poté balonek opět obtáhneme na papír, tentokrát pouţijeme jinou barvu, např. modrou. Do misky nyní dáme horkou vodu a po 5 minutách balonek obkreslíme na papír např. červenou fixou.

Pozorování: Balonek po vloţení do studené vody splaskl, zmenšil tedy svůj objem. Po vloţení do horké vody se ještě více nafoukl, zvětšil tedy svůj objem. Obkreslený balonek: zelená barva – balonek za normální teploty modrá barva – balonek ve studené vodě červená barva – balonek v teplé vodě

Závěr: Vlivem teploty dochází ke změně objemu plynů. Čím niţší teplota, tím niţší objem plynu. Čím vyšší teplota, tím vyšší objem plynu.

119

Úloha 1: Proč se balonek nafoukl po vnoření do teplé vody? Proč balonek splaskl po vnoření do studené vody? Teplá voda – vzduch se zvýšením teploty roztáhl a zvětšil svůj objem. Studená voda – vzduch zmenšil svůj objem.

Úloha 2: Do následujícího grafu zakreslete, jak závislost objemu plynu na teplotě. Tuto skutečnost zapište i slovy.

-

se zvětšující se teplotou se zvětšuje objem plynu

-

sniţováním teploty sníţíme objem plynu

-

Úloha

tato závislost je lineární

3: Jak vyplývá z předchozích otázek,

teplota můţe mít vliv na vlastnosti plynů. Např. oxid dusičitý můţe mít při různých teplotách dvě barvy. Změna barvy při souvisí s rovnováhou mezi dimerní formou a monomerní formou oxidu. Při jaké teplotě převládá

dimerní

forma

a

při

jaké

teplotě

monomerní? Jakou barvu má monomer a jakou dimer? Zapište reakci pomocí chemické rovnice a příslušné děje zapište nad/pod šipku. dimerní forma - N2O4, převládá v kondenzovaných fázích, je bezbarvá. Při nízkých teplotách. monomerní forma - NO2, je přítomna v plynné fázi, intenzivně červenohnědá. Při vysoké teplotě.

120

Nehodící se škrtněte: Při vysoké teplotě je intenzita hnědé barvy zvýšená / sníţená. To naznačuje, ţe zvýšení teploty posune rovnováhu směrem k tvorbě dimeru oxidu dusičitého / oxidu dusičitého a upřednostňuje se dimerizace / disociace. Při nízké teplotě je intenzita hnědé barvy zvýšená / sníţená. To naznačuje, ţe sníţení teploty posune rovnováhu směrem k tvorbě dimeru oxidu dusičitého / oxidu dusičitého a upřednostňuje se dimerizace / disociace. Pozice rovnováhy pro tuto reakci závisí / nezávisí na teplotě.

Úloha 4: Vyberte ty reakce, u nichţ zvýšení teploty posune rovnováhy směrem k pravé straně. U těchto reakcí určete, o jaký druh (z hlediska energetického) chemické reakce se jedná.

Endotermické reakce

    

Úloha 5: Jak bychom zvýšili výtěţek vodíku při endotermní reakci: ΔH = -39,1 kJ  Odebíráním CO  Zvýšením tlaku  Zvýšením teploty  Sníţením teploty  Odebíráním CO2 a H2

121

10.

Horký led

Úkol: Připravte si látku, která vypadá jako led, ale přitom je horká. Úvod: Jako „horký led“ se označuje octan sodný – CH3COONa. Jedná se o bílou krystalickou organickou látku, která se v chemii vyuţívá pro přípravu některých pufrů a dále jako katalyzátor. Je to sůl kyseliny octové.

 3 hod.



Jedlá soda můţe poleptat pokoţku.

Pomůcky: skleničky od přesnídávek, větší sklenice, hrnec, lţíce, talířek, sporák

Chemikálie: kvasný jedlý ocet (8%), jedlá soda, voda

Postup: Příprava octanu sodného: Do 500 ml zavařovací sklenice dáme 15 g jedlé sody (jedno balení) a na ni přilijeme 150 ml jedlého kvasného octa. Roztok důkladně promícháme, aby se všechna jedlá soda rozpustila. Dáme ho do lednice zhruba na 3 hodiny vychladit na cca 8 °C (dle teploty lednice).

Příprava horkého ledu: Na přípravu horkého ledu pouţijeme čistý octan sodný (běţně dostupný komerčně). Do čisté skleničky nasypeme krystalický octan sodný a zahříváme na vodní lázni, dokud se všechen nerozpustí. Tuto kapalinu opatrně přelijeme do 2 čistých skleniček (vymyté vodou a vysušené v mikrovlnné troubě cca 4 min. na nejvyšší výkon). Skleničky s roztoky necháme vychladnout na cca 15°C. Roztok z první skleničky začneme rychle lít na talířek, aţ se nám vytvoří krápník. Do roztoku ve druhé skleničce vloţíme párátko a pozorujeme.

122

Pozorování: Přilitím octa k jedlé sodě, se začalo uvolňovat velké mnoţství bezbarvých bublinek (viz obrázek). Bezbarvé bublinky byly oxid uhličitý, který se touto reakcí uvolňuje.

Dotykem párátka do roztoku, okamţitě začalo docházet ke krystalizaci octanu sodného. Krystaly vypadaly jako led, ale byly horké. Při otočení skleničky dnem vzhůru se všechen „led“ pořád drţel u dna skleničky (viz obrázek).

Naléváním chladného roztoku octanu sodného na podloţku byla vytvořena iluze rampouchu. Tento rampouch byl horký. Skleničku, ve které bude roztok octanu sodného pro tvorbu „krápníku“ je potřeba mít dokonale vyčištěnou, jinak roztok začne krystalizovat hned po naklonění skleničky.

Citace z http://www.amazingrust.com/experiments/how_to/Images/NaAc1-big.jpg

Závěr: Pokud zahříváme krystaly octanu sodného na teplotu vyšší, neţ 58 °C vzniká kapalina. Po jejím ochlazení v lednici na teplotu kolem 15 °C a dotykem špejle (působí jako krystalizační jádro), dochází opět ke krystalizaci na pevné skupenství. Při této reakci se uvolňuje teplo, proto je nazývána jako exotermická reakce.

123

Úloha 1: Zapište rovnici přípravy octanu sodného. Dále napište rovnici, jakým jiným způsobem lze připravit octan sodný v domácích podmínkách. rovnice naší reakce: CH3COOH + NaHCO3 → CH3COONa + H2O + CO2 další způsob přípravy: NaOH + CH3COOH → CH3COONa + H2O

Úloha 2: Proč byl octan sodný, který jsme připravili, hnědě zbarven, kdyţ v úvodu je psáno, ţe se jedná o bílou krystalickou látku? Pro přípravu octanu sodného byl pouţit ocet, který je hnědě zbarven. Komerční octan sodný je vyráběn z kyseliny octové, která je bezbarvá.

Úloha 3: Na internetu nebo v literatuře zkuste vyhledat, k čemu se pouţívají výrobky, obsahující octan sodný? Máte nějaký takový výrobek u vás doma? Ve filmových tricích při vytvoření iluze ledu. Samoohřívací polštářky pro lokální zahřátí těla. V potravinářském průmyslu pro neutralizaci kyseliny sírové. Přísada do potravin E262. Některé pufry. Doma – samoohřívací polštářky; E262.

Úloha 4: U následujících grafů určete, zda se jedná o exotermickou či endotermickou reakci. Dále napište, co se děje s teplem při těchto reakcích.

Při exotermické reakci se energie uvolňuje. Při endotermické reakci se energie spotřebovává.

124

Úloha 5: Máme-li systém v rovnováze a ochladíme ho, co se stane? Co se stane, pokud jeho teplotu zvýšíme? Jak je to v našem případě viz úloha č. 10 – Horký led? Sníţení teploty posune reakci ve směru exotermického průběhu (podpoří se exotermická reakce). Náš případ: ochladíme směs pod teplotu 15 °C. Tato směs při nalití na podloţku tvoří krápník a zahřívá se (teplota překračuje hodnotu 50 °C). Zvýšení teploty posune reakci ve směru endotermického průběhu (podpoří se endotermická reakce). Náš případ: zahřejeme octan sodný, ten se rozpustí – endotermická reakce.

Úloha 6: Co se stane, klesne-li v následujícím rovnováţném systému teplota: 2 HCl (aq) + Mg (s) <-> MgCl2 (aq) + H2 (g) + teplo  Ţádná změna nenastane  Rovnováha se posune doleva směrem k reaktantům  Rovnováha se posune doprava směrem k produktům

Úloha 7: Systém, který vidíte na následujícím obrázku je udrţován při konstantní teplotě 30°C. Teplotu systému zvýšíme dvojnásobně. Vyberte správnou odpověď, kdy bude dosaţeno rovnováhy.

 Zvýší se mnoţství vodní páry v nádobě a ta bude kondenzovat na kapalinu  Teplota kapalné vody bude vyšší neţ teplota páry  Vyšší mnoţství vody bude v plynné fázi  Teplota páry bude vyšší neţ teplota vody

125

11.

Hořící kostka cukru

Úkol: Zapalte samotnou kostku cukru a poté ji zapalte obalenou ve skořici. Úvod: Katalyzátor můţe nejenom změnit rychlost chemické reakce, ale také změnit její průběh. Pouţitím různých katalyzátorů můţeme například ze stejných reaktantů získat různé produkty. 10 min.



Tekutý karamel můţe způsobit nepříjemné popáleniny, protoţe snadno přilne ke kůţi.

Pomůcky: miska, zápalky, svíčka, pinzeta (kleště), víčka Chemikálie: kostky cukru, skořice, voda

Postup: Uchopíme kostku cukru do kleští a vloţíme ji do plamene svíčky. Pozorujeme. Na druhou kostku cukru nejprve opatrně naneseme trochu skořice, uchopíme do kleští a vloţíme ji do plamene svíčky. Opět pozorujeme. Hořící kostku cukru poté vloţíme do misky s vodou, abychom se nepopálili.

Pozorování: Po zapálení samotné kostky cukru tato kostka začala karamelizovat (světle hnědá barva), ale nehořela. Po zapálení kostky cukru, která byla obalená ve skořici, začala tato kostka hořet světle modrým jemným plamenem. Reakce pokračovala i po odstranění plamene.

Závěr: Skořice na cukru fungovala jako katalyzátor. Díky katalyzátoru můţeme sníţit reakční energii reakce. Při odstranění plamene cukr stále hořel, nevznikal ovšem karamel, ale černý uhlík. Katalyzátor v tomto případě ovlivnil i produkty reakce: karamel tvořící se v průběhu první reakce je polymer, produktem druhé reakce je směs uhlíku, CO, CO 2 a H2O (podobně jako je tomu i při spalování jiných organických látek).

126

Úloha 1: Samotná kostka cukru nehořela, ale bylo vidět, ţe cukr karamelizuje. Kostka cukru se skořicí hořela velmi jemným světle modrým plamenem.

Co obsahuje krystalový cukr? Sacharosu (disacharid obsahující glukosu a fruktosu) Jak v tomto případě působí skořice? Jako katalyzátor

Úloha 2: Mnoţství tepelné energie potřebné k zahájení spalování látky je různé a závisí na jejím druhu. Jak ovlivnila skořice v našem případě mnoţství energie?  Zvýšila ji.  Energie se nijak nezměnila.  Sníţila ji.

Úloha 3: Jakým způsobem můţe ovlivnit katalyzátor hodnotu rovnováţné konstanty?  Neovlivní ji, pouze urychlí ustavení rovnováţného stavu.  Rovnováha se posune ve směru k produktům (proto také kostka cukru hoří)  Rovnováha se posune ve směru k výchozím látkám.

127

Úloha 4: V následujícím grafu určete, která z křivek patří katalyzované a která nekatalyzované reakci. Vysvětlete. Ţlutá křivka – katalyzovaná reakce Červená křivka – nekatalyzovaná reakce Nekatalyzovaná

reakce

probíhá

přes

vysokou energetickou bariéru (aktivační energie

Ea1)

pomalu.

Katalyzátor

energii sniţuje (aktivační

tuto

energie Ea2).

Reakce pak probíhá snadněji a rychleji. Katalyzátor

není

reaktant

ani

produkt

reakce.

Úloha 5: V následujících tvrzeních určete, co je správná a co je nesprávná varianta. výrok

správně

nesprávně

Aktivační energie je rozdíl energií mezi produkty a reaktanty.

X

Reakce s katalyzátorem trvá déle neţ reakce bez katalyzátoru.

X

Katalyzátor sniţuje aktivační energii.

X

Katalyzátor ovlivňuje chemickou rovnováhu.

X

Při katalyzované reakci je aktivační energie nulová.

X

Úloha 6: Kápneme-li na jablko citron, toto jablko neztmavne oproti jablku, které ponecháme volně na vzduchu. Působí zde vitamín C z citronu také jako katalyzátor? Pokud ne, jaká je tedy jeho úloha? Nepůsobí. Je zde jako inhibitor – zpomaluje průběh reakce (jablko neztmavne tak rychle). Tohoto se vyuţívá např. pro konzervaci potravin.

128

Příprava domácí chemické laboratoře Ještě předtím neţ se pustíme do provádění domácích chemických pokusů, budeme si muset zařídit svoji vlastní chemickou laboratoř. V domácích podmínkách většinou nikdo nemá k dispozici potřebné chemické pomůcky, které se běţně pouţívají v laboratoři. V následující tabulce proto můţeme najít alternativy jednotlivých pomůcek pro takovou domácí chemickou laboratoř.

129

130

131

4. Diskuze Jak jiţ bylo řečeno v úvodu, chemie patří na středních školách mezi obtíţnější vyučovací předměty. Důvodem je její sloţitost, náročnost na abstraktní myšlení, specifická symbolika apod. Dalším důvodem můţe být způsob výuky tohoto předmětu, kdy především v České republice je kladen důraz na teoretickou stránku výuky podstatně více neţ na praktické vyuţití oboru. To je také jedna z příčin malé oblíbenosti chemie ţáky. Mívají pocit, ţe se učí něco, co běţně v ţivotě nevyuţijí. Proto dříve neţ jsem přistoupila k vlastnímu zpracování práce, tak jsem se zaměřila na vzdělávací systémy vybraných zemí Evropy a EU a analýzu jejich kurikulárních dokumentů a výuky. Zejména při analýze výuky tématu chemické rovnováhy, jsem dospěla k závěru, ţe ve většině evropských zemí je východiskem výuky praktické vyuţití tohoto učiva, na které je kladen velký důraz. To je zásadní rozdíl oproti České republice, kdy je to přesně naopak – ţáci nejprve učivo proberou teoreticky při výuce v hodině a aţ potom se dostanou k provádění chemických pokusů. Ţáci většiny evropských zemí naproti tomu nejprve vykonávají chemický experiment a učitel je poté pomocí otázek a úkolů vede k pochopení učiva. Má hlavní myšlenka tedy byla, ţe se tímto stylem výuky budu inspirovat a navrhnu nejprve vhodné chemické pokusy. Vycházela jsem zároveň ze zjištění, ţe vzdělávání ţáků, a to nejenom v oboru chemie, by mělo klást důraz především na porozumění a aplikaci získaných vědomostí a dovedností. Ţáci by měli vidět praktické souvislosti mezi jednotlivými tématy a běţným kaţdodenním ţivotem. Jeden z mnoha způsobů, jak dosáhnout takovýchto cílů je metoda badatelsky orientovaného přírodovědného vzdělání – IBSE (inquiry-based science education). Jedná se o metodu vzdělávání v přírodních vědách zaloţenou na vlastním zkoumání. Základem pro tuto metodu je v chemii opět především chemický experiment. Při osvojování teoretických poznatků by se měly u ţáků rozvíjet zároveň i jejich praktické, intelektuální a manuální dovednosti. Pokusy rozvíjí logické myšlení ţáků a poskytují jim informace pro vytvoření představ o prostředcích vědeckého bádání. Pro svou diplomovou práci jsem proto vyuţila moţnosti sestavení domácích chemických pokusů na téma chemické rovnováhy. Ţáci v těchto pokusech pracují s látkami, se kterými se běţně setkávají v kaţdodenním ţivotě, nepouţívají tedy látky, které neuvidí jinde neţ v chemické laboratoři. Díky tomuto si více uvědomí spojitost chemie s běţným ţivotem. Pokusy mohou provádět, jak dlouho chtějí a kdy chtějí. Jsou tedy časově neomezeni a učí se tímto způsobem efektivně organizovat vlastní práci. Pro navrţení domácích chemických pokusů jsem si nejprve vytvořila jednoduchou pojmovou mapu tématu chemická rovnováha (viz kapitola 3.1). Mým cílem bylo obsáhnout v pokusech její hlavní body: chemická rovnováha, rovnováţná konstanta, Le Chatelierův princip, vliv podmínek na chemickou rovnováhu – vliv tlaku, vliv teploty, vliv koncentrace a vliv katalyzátoru.

132

V diplomové práci jsem navrhla celkem 8 pokusů. Inspirací pro vytvoření pokusů mi byly především internetové stránky, kdy jsem se snaţila vyhledat pokusy pro jednotlivá témata, např. Horký led; Příprava přírodního acidobazického indikátoru. Některé pokusy jsem si sama vymyslela, např. Vliv teploty na vzduch v balonku; Chemická rovnováha v perlivé vodě. Jiné pokusy jsem vyhledala ve svém středoškolském sešitě laboratorních cvičení, např. Kysnutí omáček a polévek. Další pokusy resp. náměty pro ně, jsem si vyhledala na internetu a upravila je podle svých potřeb, např. Krápník; Hořící kostka cukru. Má-li provedení pokusu skutečně vést k dosaţení stanovených cílů, bylo třeba doplnit je souborem učebních úloh, které ţáky povedou k následnému porozumění průběhu pokusu a jeho vysvětlení. Úkoly a otázky, které navazují na jednotlivé pokusy, jsem vytvářela tak, aby vedly ţáka především k porozumění pozorovaným jevům a jejich teoretickému vysvětlení. V diplomové práci jsem zpracovala celkem 63 úloh. Úloh s pokusy je 8, zbylé 3 jsou pouze samotné úlohy. Celé jedno téma je tedy například zaměřeno na vliv koncentrace na chemickou rovnováhu. Příkladem takového pokusu a na něj navazujících úloh je např. Příprava přírodního acidobazického indikátoru. Pomocí tohoto pokusy ţáci zjistí, ţe v některých přírodních látkách jsou obsaţena barviva, která mohou slouţit jako přírodní acidobazický indikátor. Zjistí také, jaká to jsou barviva a jak se chovají v kyselém a zásaditém prostředí. Díky úlohám, které na pokus navazují, ţák zjistí, ţe v laboratoři se nachází mnoho druhů acidobazických indikátorů. Naučí se vybrat správný acidobazický indikátor pro poţadovanou reakci. Dále by si měl uvědomit, ţe existují různě kyselé popř. různě zásadité látky. Jako vhodnou formu pro kombinaci postupů k provádění chemických pokusů, úkolů a otázek pro ţáky, jsem zvolila formu pracovních listů. Při tvorbě pracovních listů jsem si uvědomila, ţe by bylo vhodné zvolit jiný typ písma (Comic Sans MS) a pouţívat hodně grafiku. Toto celé vede k celkovému zatraktivnění úloh a pokusů. Po sestavení pracovních listů s úlohami a jejich následném řešení, jsem si všechny pokusy vyzkoušela sama doma s pouţitím běţně dostupných pomůcek i chemikálií. Případné nedostatky jsem upravila tak, aby provedení pokusů bylo snadné, návod jednoznačný a srozumitelný, průběh pokusu bezpečný a výsledek pokusu jednoznačný. Při provádění pokusů jsem sestavila tabulku moţných alternativ pouţití laboratorního nádobí v domácích podmínkách (str. 129-131). Průběh všech pokusů včetně pouţitého nádobí jsem fotograficky zdokumentovala. Ostatní obrázky, které jsou součástí úloh, jsem vyhledala na internetu a příslušně je upravila do poţadovaných tvarů např. české popisky, jiné pozadí obrázků, jiná barva. Někdy jsem spojila i více obrázků v jeden. Obrázky, které nejsou nijak upravené, jsou řádně citované. Na své diplomové práci jsem pracovala zhruba od listopadu roku 2008. Přibliţně od března 2009 jsem si začala shromaţďovat veškerý materiál pro tvorbu domácích chemických pokusů a především pak jednotlivých úloh, které na ně navazují. Čas, který jsem měla k dispozici, jsem se snaţila vyuţít k tomu, abych si vše mohla důkladně vyzkoušet a promyslet.

133

Při tvorbě této práce jsem pouţívala nejrůznější programy a to: balík MS Office 2007 – MS Word,

MS

Excel,

MS

PowerPoint;

FreeMind;

Adobe

Photoshop;

Gimp;

Malování;

ACD/ChemSketch. Téma domácí chemické pokusy je velice široké, různorodé a bezpochyby perspektivní. Právě proto by bylo vhodné, aby se tato práce rozšířila o další moţnosti provádění domácích chemických pokusů a zároveň, aby bylo realizováno praktické ověřování navrţených experimentů v praxi a byl zjišťován jejich vliv na zvyšování efektivity chemickému vzdělávání ţáků na středních školách.

134

5. Závěr Cílem diplomové práce bylo o

porovnat učivo tématu Chemické rovnováhy na středních školách ve vybraných zemích Evropy a stanovit formou pojmové mapy základní pojmy tohoto tématu a jejich vztahy

o

navrhnout jednoduché domácí chemické experimenty pro toto téma a prakticky je ověřit

o

vytvořit pracovní listy, které budou obsahovat soubory interaktivních učebních úloh v návaznosti na provedené domácí chemické experimenty

Ve vybraných zemích Evropy – Velká Británie, Švýcarsko, Německo, Rakousko, Slovensko, Slovinsko a v České republice byly porovnány vzdělávací systémy. Pozornost byla věnována tématu chemické rovnováhy, které jako součást obecné chemie, poskytuje základnu pro další chemické disciplíny a je proto nezbytné si ho osvojit. Ukázalo se, ţe je ve většině z porovnávaných zemí kladen velký důraz na praktické vyuţití tématu v ţivotě. To vedlo k nejprve k sestavení pojmové mapy tématu a následně k vyhledávání experimentů, které i v našich podmínkách by byly výchozí etapou výuky tohoto učiva. Celkem bylo v diplomové práci navrţeno 8 domácích chemických experimentů, které byly všechny prakticky ověřeny a fotograficky zdokumentovány. Jednotlivé pokusy byly postupně doplněny učebními úlohami s přehlednými schématy, rovnicemi, obrázky, grafy, tabulkami apod., které ţáci vyplňují. Díky nim snadněji pochopí dané učivo, lépe mu porozumí a propojí ho s učivem jiţ osvojeným. V diplomové práci bylo vytvořeno celkem jedenáct učebních úloh. Soubory pokusů a interaktivních učebních úloh byly následně zpracovány v přehledných pracovních listech, kterých bylo vytvořeno celkem jedenáct.

135

Seznam použité literatury [1]

WIKIPEDIA: Evropská unie. [online]. [cit. 2009-05-12]. Dostupné z http://cs.wikipedia.org/wiki/Evropsk%C3%A1_unie

[2]

ORGANIZACE EU: Instituce EU. [online]. [cit. 2010-04-07]. Dostupné z http://www.organizace.eu/EU/instituce-eu

[3]

SUOMI.FI: An overview and institutions of the EU. [online]. [cit. 2010-04-08]. Dostupné z http://www.suomi.fi/suomifi/english/in_focus/functioning_of_public_administration/an_overv iew_and_institutions_of_the_EU/index.html

[4]

NÁRODNÍ ÚSTAV ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ: Vzdělávání v EU. [online]. [cit. 2010-0407]. Dostupné z http://www.nuov.cz/vzdelavani-v-eu

[5]

AUTORSKÝ KOLEKTIV: Přírodovědné předměty v kontextu kurikulárních dokumentů a jejich hodnocení 17. PřF UK, Praha 2007

[6]

PARLAMENT ČR a EU: Lisabonská smlouva – co nového by měla přinést? Parlamentní institut, Praha 2008

[7]

EVROPSKÁ KOMISE: Struktury systémů vzdělávání, profesní přípravy a vzdělávání dospělých v Evropě – Spojené království 8. Ústav pro informace ve vzdělávání, Praha 2005

[8]

THE STANDARDS SITE: Produced by the Department for Education and Skills. [online]. [cit. 2009-01-21]. Dostupné z www.standards.dfes.gov.uk

[9]

TEAM VON AUTOREN: Berufsmatura – Chemie (Schulinterner Lehrplan nach RLP 2001) 4. Bildungszentrum technik 2005

[10]

WALTEROVÁ, E.: Struktura vzdělávacího systému v Německu. [online]. [cit. 2008-12-02]. Dostupné z http://clanky.rvp.cz/clanek/c/Z/510/struktura-vzdelavaciho-systemu-vnemecku.html/

[11]

STAATINSTITUT FUR SCHULQUALITAT UND BILDUNGSFORSCHUNG MUNCHEN: Chemie. [online]. [cit. 2008-11-20]. Dostupné z http://www.isb-gym8-lehrplan.de/contentserv/3.1.neu/g8.de/index.php?StoryID=26195

136

[12]

SLADKOVSKÁ, K.: Rakouské vzdělávací standardy. [online]. [cit. 2008-12-02]. Dostupné z http://clanky.rvp.cz/clanek/s/Z/410/RAKOUSKE-VZDELAVACI-STANDARDY.html/

[13]

JURČÍK, T.: O rakouském vzdělávacím systému. [online]. [cit. 2008-12-02]. Dostupné z www.ceskaskola.cz

[14]

PŘICHYSTALOVÁ, I.: Slovenská kurikulární reforma a informační a telekomunikační technologie. [online]. [cit. 2009-01-13]. Dostupné z http://clanky.rvp.cz/clanek/o/z/2900/SLOVENSKA-KURIKULARNI-REFORMA-AINFORMACNI-A-TELEKOMUNIKACNI-TECHNOLOGIE.html/

[15]

ADAMKOVIČ, E.: Vzdelávací štandard z chemie pre gymnázium (štvorročné štúdium). Ministerstvo školstva Slovenskej republiky 1997

[16]

MINISTRSTVO ZA ŠOLSTVO IN ŠPORT: Temeljni dokumenti. [online]. [cit. 2009-01-13]. Dostupné z http://www.vlada.si/si/o_vladi/kdo_je_kdo/ministrstva/ministrstvo_za_solstvo_in_sport

[17]

Czech.cz. [online]. [cit. 2009-01-14]. Dostupné z http://www.czech.cz/cz/pracestudium/chci-studovat/vzdelavaci-system/vzdelavaci-system-v-cr

[18]

KOLEKTIV AUTORŮ: Národní program rozvoje vzdělávání v České republice – Bílá kniha. Ústav pro informace ve vzdělávání, Tauris 2001

[19]

ČESKO. MINISTERSTVO ŠKOLSTVÍ, MLÁDEŢE A TĚLOVÝCHOVY: S novým školským zákonem: výroční zpráva o stavu a rozvoji vzdělávací soustavy České republiky za rok 2005. Vzdělávání v roce 2005 v datech. Ústav pro informace ve vzdělávání, 2006

[20]

NÚOV: Struktury systémů vzdělávání a profesní přípravy v Evropě – Česká republika 2009/10, 30. NÚOV, Praha 2009

[21]

AUTORSKÝ KOLEKTIV: Rámcový vzdělávací program pro gymnázia RVP, 5. VÚP, Praha 2007

[22]

AUTORSKÝ KOLEKTIV: Rámcový vzdělávací program pro gymnázia RVP. VÚP, Praha 2007

[23]

AUTORSKÝ KOLEKTIV: Rámcový vzdělávací program pro gymnázia se sportovní přípravou RVP. VÚP, Praha 2007

137

[24]

OFICIÁLNÍ STRÁNKY NOVÉ MATURITNÍ ZKOUŠKY: Katalog poţadavků zkoušek společné části maturitní zkoušky platný od školního roku 2009-2010; Zkušební předmět chemie. [online]. [cit. 2009-01-19]. Dostupné z http://www.novamaturita.cz/sqlcache/Chemie.pdf

[25]

FISHER, R. Učíme děti myslet a učit se (praktický průvodce strategiemi vyučování) 71. Praha: Portál 1997.

[26]

FISHER, R. Učíme děti myslet a učit se (praktický průvodce strategiemi vyučování) 80. Praha: Portál 1997.

[27]

WIKIPEDIA: Freemind. [online]. [cit. 2010-01-12]. Dostupné z http://cs.wikipedia.org/wiki/FreeMind

[28]

INQUIRY BASED SCIENCE: Inquiry Based Approaches to Science Education: Theory and Practice. [online]. [cit. 2010-03-25]. Dostupné z http://www.brynmawr.edu/biology/franklin/InquiryBasedScience.html

[29]

AKADEMICKÉ CENTRUM STUDENSTSKÝCH AKTIVIT: Studie zahraničních zkušeností s podporou zájmu o technické a přírodovědné obory, 185. MŠMT 2009

[30]

AKADEMICKÉ CENTRUM STUDENSTSKÝCH AKTIVIT: Studie zahraničních zkušeností s podporou zájmu o technické a přírodovědné obory, 209. MŠMT 2009

[31]

CHUPÁČ, A: Rozvoj klíčových kompetencí ţáka při řešení problémových úloh v chemickém vzdělávání, 74. Pedagogická orientace 2008.

138