3.10 Students' activities ----------------------------------------------------------------------------------------------Worksheet with some comments for teacher - some suggestion for solution (marked in green)
-----------------------------------------------------------------------------------------------Pracovní list - Předpokládané řešení
Uhlík – základ života (Carbon nature of life) The Scenario for the Module on “Carbon nature of life”:
Part 1: 350 million years ago It's warm, maybe hot and the air smells damp. Why not? We are in marshes and wetlands and there are huge Equisetaceae and Lycopodiophyta around us. The trees are not small at all. They have grown to 20 m, and some are probably 10 m more. The tree trunk has a diameter of more than 1 m. Giant dragonflies fly among the trees. If there was a man, he would be scared of a plane hurtling at him. This Meganeura has the wingspan of about 75 cm and the body length of about 250 cm. But it is no time to look at Meganeura. Suddenly, the wind rises and brings storm clouds. It starts thundering and becomes overcast. It starts pouring with rain. The water falls from the sky and the wind blows. It looks like a hurricane. Suddenly, trees start falling down. They fall into the swamp and start slowly sinking. Suddenly, the storm fades as quickly as it came.
Part 2: Some 20 years ago in the coal region near the city of Ostrava (town in coal region in the Czech Republic). Coal miners work in a deep mine. They break off smaller and larger pieces. Suddenly they break off a piece with a nicely visible leaf. Where did it come from? Is this the magic of dwarves?
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Neuropteris.JPG
Part 3: Yesterday in our kitchen I feel like eating something nice. What will I prepare? Maybe I like to have cocoa. I pour a little milk into a saucepan and heat it on an electric stove. Ring, ring. Who is calling? Well, Eva. "How are you?" We keep talking. Suddenly I smell burnt milk. I hang up and hurry to the kitchen. What a mess! When my mother comes home, she will tell me off - I have to wash everything quickly!
Před 350 miliony let ……. Je teplo, možná horko a ve vzduchu je cítit vlhkost. A proč taky ne. Nacházíme se přece u močálů a mokřadu, kolem rostou obrovské přesličky a plavuně. Ty stromy vůbec nejsou malé. Dorostly do 20 m, některé ještě o 10 m víc. Jejich kmen má průměr více než 1 m. Mezi stromy prolétávají obrovské vážky. Kdyby tu byl člověk, tak by se lekl, jaké že letadlo se na něj řítí. Taková pravážka má rozpětí křídel asi 75 cm a délku těla kolem 250 cm. Ale už není čas dívat se na pravážku. Najednou se zvedá vítr a stahují se oblaka. Blíží se bouřkové mraky a začíná hřmít. Zatahuje se. Začíná pršet, prší. Lije. Z oblohy padá voda a fouká vítr. Vypadá to na vichřici. Najednou se některé vysoké stromy začínají kácet. Padají do močálu a pomalu se potápí. Najednou se vše utichá a jak rychle bouře přišla, tak rychle i odešla.
Někdy před 20 lety v okolí Ostravy … V hlubokém dole horníci těží uhlí. Odlamují menší i větší kusy. Najednou se před nimi odlomí kus, na kterém je pěkně vidět list. Kde se tam vzal? Že by kouzlo permoníků?
http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Neuropteris.JPG, 16.2.2013, 21.55 hod
Včera… Honí mě „mlsná“. Co si dát? Třeba kakao. Do kastrolku nalít trochu mléka a ohřát. Crrrrrrrr! A hele, kdo to zvoní? No jo, Eva. „Jak se máš?“ povídáme a povídáme. Najednou cítím něco … Honem položit telefon a do kuchyně. Tam to vypadá! Až přijde máma, tak asi dostanu kapky! __________________________________________________________________________________
Úkoly (Task) 1. Který prvek tvoří více sloučenin než všechny ostatní dohromady? Které odvětví chemie se zabývá studiem těchto látek? Nejvíce sloučenin tvoří uhlík a jeho sloučeninami mimo H2CO3, uhličitany, HCN a kyanidy se zabývá organická chemie.
2. Dochází v přírodě k přeměnám anorganických látek na organické v průběhu nějaké chemické reakce? Ano, při fotosyntéze. H2O a CO2 se mění na Kyslík a glukózu. Při reakci jako musí být i chlorofyl a je třeba energie slunečního záření
3. Může nastat opačný děj, tedy že se z látek organických stanou po proběhnutí nějaké reakce látky anorganické? Je nějaká taková reakce popsaná v úvodní části tohoto pracovního listu? Jak můžeme reakce pojmenovat? Je to soubor reakcí, které probíhají, když živá rostlina nebo živočich odumře. Jeho tělo se rozkládá. Dále může dojít k uhelnatění - těla rostlin zapadnou do bažin a bez přístupu vzduchu se jejich tělo přemění na uhlík – různé druhy uhlí.
4. Jakou rychlost mají tyto reakce?
Je velmi pomalá, probíhá po tisíce let.
5. To, co vidíš na fotografii na prvním listě je práce permoníků nebo výsledek nějakého přírodního děje? Je to výsledek přírodního děje – uhelnatění.
6. Jak asi vypadal kastrolek s mlékem v příhodě „Včera …“? Jak se změnila původní bílá barva mléka? Co způsobilo tuto změnu? Kastrolek byl hnědý až černý. Změnu způsobilo připálení mléka. Došlo k redukci uhlíku, který byl v mléku na čistý prvek.
7. Který chemický prvek je společným jmenovatelem úvodních příběhů? Napiš jeho název, zjisti jeho základní chemické a fyzikální vlastnosti pomocí tabulek, knih, učebnic nebo internetu.
Uhlík C - ….
8. Můžeme popsané děje považovat za důkaz přítomnosti tohoto prvku v organických materiálech? Ano. Uhlík tam už musel být, jinak by nemohl sám vzniknout. Byl součástí složitých sloučenim, ze kterých se postupně vyredukoval
9. Podle předložených karet s popisy pokusů proveď důkazy C, O a H v organických materiálech. U každého pokusu zaznamenej svoje pozorování a vysvětli, jak se podařilo prokázat přítomnost dokazovaných prvků.
Is there evidence of carbon, oxygen and hydrogen in the compound paraffin (a derivative of coal)?
Procedure: What is our prediction (hypothesis)? How can we find out? What are your suggestions?
Of the many possibilities, the following is interesting. Students put a burning tea light in a beaker (any size that holds the tea light will do). After a while students cover the beaker with a Petri dish. When the tea light douses, the students are guided to observe the sides of the beaker as the tea light out. The students are then guided to pour limewater into the beaker and shake it. Write down the results of observations, explain them and then make appropriate inferences related to the initial question posed. Students can take a picture of the reaction.
Students’ prior knowledge is needed here. Students should recognise that cloudiness on the sides of the beaker is connected with water vapour and that the cloudiness of the limewater is connected with the presence of carbon dioxide.
Is carbon present in coal or substances that can lead to the making of coal e.g. wood?
Procedure: Based on, for example, wood, students can again give their prediction (explaining why they predict the way they do), but the challenge is how to find out. This is now a real test of students’ ingenuity.
One possibility is: Students put dry sawdust in a test tube, close it with a stopper into which a glass tube has been inserted. To the second test tube students add limewater and the apparatus is appropriately assembled. Students heat the sawdust and observe what happens in both test tubes. Students dissemble the apparatus and on observing drops of a clear liquid on the side of the test tube with the sawdust, the students carefully wipe the side of the test tube with a swab that has been coated with powdered anhydrous CuSO4. The students also observe the change in the second test tube and write down the reactions and explain them.
Students’ prior knowledge in this case relates to the realisation that ‘suck back’ will occur if the apparatus is left to cool without being dissembled. The students should have experience that heating the air in a test tube will cause it to expand and thus bubble through the liquid in the second test tube. On cooling, the air contracts, sucking in the liquid from the second test tube and making the testing of the liquid formed in the first tube by the reaction no longer possible.
Is carbon present in organic materials, detectable in the same way?
Procedure: Pick up the porcelain with forceps and put it in a candle flame for a few minutes. On removing the porcelain from the flame, examine its surface. Pour separately sugar, flour in to a test tube, and also a small piece of plastic can be heated on a used ‘beer’ bottle top (only if a digester is available!). Put the test tube in the flame and heat it. Examine changes in the individual test tubes.
Worksheet questions based on scenario and experiments 1.
Is it possible to find the piece of coal with a visible leaf? Which natural process is responsible for the things on the picture number one?
Yes, it is the result of natural process - carbonisation.
2.
What was the appearance of the saucepan from the short story „Yesterday...”? To what colour has the milk changed? What was the reason for this change?
Saucepan was change into brown to black. This change was caused scorching of milk. Carbon in the milk was reduced to its elemental form.
3.
Is it possible to consider described experiments as an evidence of the presence of carbon in organic materials?
Yes, it is possible; carbon had to be a part of compounds from which it has been separated.
4.
Is it possible to consider described experiments as an evidence of the presence of carbon in organic materials?
Yes, it is possible; carbon had to be a part of compounds from which it has been separated.
5.
How is possible to prove the presence of oxygen in organic substances? What simple compound containing oxygen can help to prove it?
The appearance of the water is an evidence of presence of oxygen.
Pokus A Chemikálie:
Pomůcky:
Pozorování: 1. Popiš, co se dělo v kádince potom, když jsi ji zakryl(a) Petriho miskou. 2. Popiš vzhled vápenné vody před reakcí a potom, co byla nalita do kádinky, ve které byla hořící svíčka. 3. Kterou látku dokázala tato změna? 1 Svíčka pomalu přestala hořet a na stěnách se vytvořily drobné kapičky. Bylo vidět i trochu kouře. 2. Vápenná voda byla na začátku čirá, v průběhu pokusu se na dně kádinky bíle zakalila 3. Bílý zákal je důkazem CO2
Závěr:
Touto reakcí se podařilo prokázat přítomnost některých prvků v parafínu. Které prvky to jsou?
V parafínu se podařilo dokázat uhlík a kyslík.
Pokus B Chemikálie:
Pomůcky:
Pozorování:
Schéma aparatury (doplň popis aparatury včetně chemikálií)
Pozorování: 1. Popiš vzhled pevné látky, kterou budete zahřívat 2. Popiš změny ve zkumavce s vápennou vodou. Kterou látku se podařilo prokázat touto rekcí?
3. Popiš vzhled bezvodého CuSO4 před pokusem a vzhled látky po pokusu 4. Jakou látku podařilo dokázat tímto pokusem? 1. Zahřívali jsme dřevěné piliny, bez kůry a měly světlou barvu dřeva.
2. Původně čirá vápenná voda se zakalila. Dokázali jsme, že unikající plyn byl oxid uhličitý. 3. Bezvodá modrá sklalice je světle modrá nebo šedavá látka. Poté, co jsme ji smíchali s kapkami na stěnách zkumavky, zmodrala. ¨4. Reakce dokázala, že kapky jsou z vody.
Závěr: Tímto pokusem se podařilo prokázat přítomnost některých prvků v suchém dřevě. Které to jsou? Pokusem jsme v suchém dřevě prokázali C, H, O.
Pokus C Chemikálie:
Pomůcky:
Pozorování: 1. Jaký byl rozdíl mezi porcelánem před pokusem a po něm? Pro který prvek je typické toto zbarvení? 2. Co se podařilo dokázat touto reakcí? 3. Popiš vzhled látek ve zkumavkách před reakcí a po reakci. 4. Který prvek dokázala tato změna? 1. Před pokusem byl porcelán bílý, po pokusu černý. 2. Černá barva je důkazem C. 3. Jednotlivé materiály měnily původní bílou nebo světlou barvu na hnědou až černou. 4. Hnědá až černá barva je důkazem C. Závěr: Touto reakcí se podařilo prokázat přítomnost jednoho prvku v organických materiálech. Který prvek to je? Uhlík
_________________________________________________________________
Závěrečné shrnutí Které prvky se podařilo prokázat v předložených materiálech? Který z dokazovaných prvků je asi nejdůležitější? Jaká oblast chemie zkoumá látky jako je např. dřevo, mouka, vosk, plasty, ale i jiné látky, ve kterých je nejdůležitějším prvkem uhlík? Podařilo se nám prokázat C, H a O. Nejdůležitější je uhlík. Materiály jako je dřevo, plasty, … zkoumá organická chemie.
