SCENARIUSZ LEKCJI CHEMII Z WYKORZYSTANIEM FILMU CZEMU JESIENIĄ ŻÓŁKNĄ LIŚCIE.

Transkrypt

1 SCENARIUSZ LEKCJI CHEMII Z WYKORZYSTANIEM FILMU CZEMU JESIENIĄ ŻÓŁKNĄ LIŚCIE. SPIS TREŚCI: I. Wprowadzenie. II. Części lekcji. 1. Część wstępna. 2. Część realizacji. 3. Część podsumowująca. III. Zasady BHP. IV. Karty pracy. 1. Karta pracy Karta Pracy 2. V. Odpowiedzi do kart pracy. 1. Odpowiedzi do karty pracy Odpowiedzi do karty pracy 2. VI. Praca domowa. 1

2 I. WPROWADZENIE. Ciekawa lekcja to taka, która prowokuje ucznia do zadawania pytań. Dlatego tak ważne jest odejście od tradycyjnej formy prowadzenia lekcji, która może się wydawać uczniom mało atrakcyjna. Zalecane jest wprowadzanie nowych metod dydaktycznych jakimi są technologie informacyjne, do których uczniowie mają łatwy dostęp w szkole i w domu. Wykorzystanie multimediów umożliwia przedstawienie wielu procesów, które dotychczas były w sferze wyobraźni ucznia. Korzystanie z tego typu metod może zaktywizować ucznia nie do końca zainteresowanego danym zagadnieniem, a dla ambitnego stanowi źródło cennych informacji. Poziom nauczania: Gimnazjum i liceum Przedmiot: Chemia Dział programowy: Węgiel i jego związki z wodorem na przykładzie barwników naturalnych. Temat: Dlaczego jesienią żółkną liście? Czyli jakie barwniki możesz znaleźć w liściu w zależności od pory roku? Cel lekcji: Poznanie mechanizmu i przyczyny zmiany koloru liści jesienią. Scenariusz może być wykorzystany na lekcji chemii (jako przykład barwnych związków organicznych, które można znaleźć w przyrodzie: sposoby ekstrakcji i rozdzielania). Cele szczegółowe: poznawcze uczeń: - definiuje pojęcia: barwnik, ekstrakcja, rozdzielenie chromatograficzne (chromatografia), efekt kapilarny - poznaje podstawy fizykochemiczne rozdziału barwników, czyli podstawy ekstrakcji i chromatografii na przykładzie chromatografii cienkowarstwowej 2

3 - poznaje praktyczne sposoby zastosowania wcześniej poznanych związków organicznych jak: etanol, aceton, benzyna - poznaje podstawy fizykochemiczne samoczynnego transportu wody w górę efekt kapilarny - poznaje wzory strukturalne związków węgla i wodoru na przykładzie naturalnie występujących barwników - dostrzega zależność między informacjami na temat struktury, funkcji, okresu naturalnego występowania oraz właściwości fizykochemicznych związków organicznych na przykładzie cząsteczek chlorofilu, beta- karotenu i luteiny - uczy się formułować obserwacje i wnioski z eksperymentu. kształtowanie określonych umiejętności uczeń: - umie wyekstrahować barwniki z rośliny i rozdzielić je na bibule filtracyjnej (użycie chromatografii) - umie ocenić rozpuszczalność związków organicznych na przykładzie ich rozpuszczalności w acetonie, etanolu i benzynie - potrafi wyjaśnić na czym polega proces zmiany koloru liścia jesienią - potrafi zastosować komputer do poszerzania wiedzy z wykorzystaniem informacji zawartej w Internecie - utrwala znajomość poznanych grup funkcyjnych, takich jak grupa aldehydowa, ketonowa, karboksylowa wychowawcze- uczeń: - ma świadomość biologicznej roli barwników w liściach - posługuje się zdobytą wiedzą w życiu codziennym 3

4 II. CZĘŚCI LEKCJI 1. Część wstępna. - nauczyciel przedstawia plan pracy na lekcji - przypomina zasady BHP podczas wykonywania doświadczeń chemicznych - rozdaje uczniom karty pracy - prosi o uważne obejrzenie filmu - nauczyciel dzieli klasę da dwie grupy: jednej rozdaje żółte i czerwone liście, a drugiej zielone, najlepiej z tego samego drzewa (w okresie innym niż jesienny można liście zastąpić natka pietruszki) 2. Część realizacji (na kolejnej stronie). 4

5 Zagadnienie Ekstrakcja i rozdzielanie mieszaniny barwników naturalnych z roślin Cele edukacyjne - poznaje praktyczne sposoby zastosowania wcześniej poznanych związków organicznych jak: etanol, aceton, benzyna - poznaje podstawy fizykochemiczne rozdziału barwników, czyli podstawy ekstrakcji i chromatografii na przykładzie chromatografii cienkowarstwowej Czynności nauczyciela - szerzej opisuje pytanie zawarte w temacie lekcji, rozbudza ciekawość ucznia - podaje adres strony, na której znajduje się film - rozdaje karty pracy 1 Czynności ucznia - próbuje odpowiedzieć na pytanie zawarte w temacie lekcji - przełącza się na stronę internetową podaną przez nauczyciela Proponowane procedury osiągnięcia celów - uzupełnianie karty pracy dotyczącej dotyczące wykonywanego lub tylko oglądanego na filmie eksperymentu ekstrakcji i rozdzielenia barwników Proponowane środki dydaktyczne - film dotyczący budowy i właściwości fizycznych cukrów - karty pracy wykonane na podstawie filmu - instrukcja przeprowadzenia eksperymentu w warunkach domowych lub w klasie - poznaje podstawy fizykochemiczne samoczynnego transportu wody w górę efekt kapilarny - uczy się formułować obserwacje i wnioski z eksperymentu. - (w zależności od decyzji nauczyciela) dzieli klasę na 2 części (grupa pracująca z liśćmi zielonymi i żółtymi); instruuje jak wykonać eksperyment - omawia obserwacje i wnioski płynące z eksperymentu - (w zależności od decyzji nauczyciela) przeprowadza ekstrakcję i rozdzielenie barwników z liścia jesiennego (lub natki pietruszki w okresie innym niż jesienny) - prosi o uzupełnienie karty pracy nr 1 - uzupełnia kartę pracy nr1 czyli obserwacje i wnioski z eksperymentu przeprowadzanego na lekcji lub oglądanego na filmie - definiuje pojęcia: barwnik, ekstrakcja, rozdzielenie chromatograficzne (chromatografia), efekt kapilarny - poznaje wzory strukturalne związków węgla i wodoru na przykładzie naturalnie występujących barwników - rozdaje karty pracy 2 - prosi o omówienie procesu fotosyntezy i zapisanie wniosków w karcie pracy 2, nauczyciel zwraca uwagę na rolę chlorofilu w procesie - opisuje proces fotosyntezy w karcie pracy 2 - poznaje zależność między informacjami na temat struktury, funkcji, czasu naturalnego występowania i właściwości fizykochemicznych związków organicznych - omawia budowę przykładowych barwników, które możemy znaleźć w liściach przez cały cykl roczny rośliny - wyjaśnia sposób w jaki budowa cząsteczki wpływa na jej rozpuszczalność i barwę - w karcie pracy 2 na wzorach strukturalnych przykładowych barwników naturalnych zaznacza grupy funkcyjne odpowiedzialne za rozpuszczalność i barwę cząsteczki - utrwala znajomość poznanych grup funkcyjnych, takich jak grupa aldehydowa, ketonowa, karboksylowa - wyjaśnia dlaczego barwniki w liściach zmieniają się w ciągu roku, opisuje jakie barwniki występują w liściach w poszczególnych parach roku - potrafi wyjaśnić na czym polega proces zmiany koloru liścia jesienią - prosi o uzupełnienie karty pracy 2 - kontroluje pracę uczniów - zadaje pracę domową - na podstawie informacji o zmianach jakościowych w składzie barwników w liściach w zależności od pory roku, uzupełnia informacje w tabeli i odpowiada na pytania pod tabelą w karcie pracy 2 5

6 3. Część podsumowująca. Nauczyciel : - podsumowuje informacje uzyskane przez uczniów na lekcji - analizuje i ocenia ich pracę - zadaje i wyjaśnia pracę domową III. ZASADY BHP Ze względu na charakter doświadczenie zastosowany podczas lekcji, konieczne jest zapoznanie uczniów z zasadami BHP. Podczas kontaktu ze spirytusem, benzyną oraz acetonem należy zachować szczegółną ostrożność. - Są to substancje lotne i łatwopalne, a ich opary mogą być szkodliwe dla człowieka. Rozpuszczalniki należy przechowywać w szczelnie zamkniętych naczyniach, osłonięte od światła i źródeł ciepła. W pomieszczeniu na czas eksperymentu nie używać otwartego ognia. - Nie wdychać oparów tych substancji! Najlepiej wykonywać eksperyment w dobrze wentylowanej sali, a rozpuszczalniki trzymać zawsze w zakrytych naczyniach. - W przypadku spożycia któregokolwiek z rozpuszczalników należy niezwłocznie skontaktować się z lekarzem. - W przypadku kontaktu ze skórą należy je zmyć ciepłą wodą z mydłem. - Puste pojemniki po rozpuszczalnikach oraz zlewki rozpuszczalników należy wyrzucić do przeznaczonych na tego typu odpady pojemników (na przykład na stacji benzynowej). 6

7 KARTY PRACY IV. 1. Karta pracy Eksperyment: ekstrakcja i chromatografia barwników naturalnych z liści. Instrukcja: Do przeprowadzenia eksperymentu potrzebne będą: jesienne liście (ew. natka pietruszki), spirytus, rozpuszczalniki do rozdziału barwników: aceton i benzyna apteczna zmieszane w proporcji 3:7, moździerz, bibuła filtracyjna: pasek o szerokości 5 cm i długości równej wysokości słoika (wyższy niż 15 cm), pipeta, wysoki słoik z nakrętką (o wymiarach pozwalających na swobodne umieszczanie paska bibuły), ołówek. Pocięte liście włóż do moździerza i zalej niewielką ilością alkoholu. Dobrze rozgnieć i zmiażdż liście. Pipetą pobierz niewielką ilość ekstraktu (alkoholu z bartnikami z liścia) i nanieś kroplami na pasek bibuły (1 cm od końca paska). Każdą kroplę susz do całkowitego wyschnięcia mocno na nią dmuchając. Czynność powtórz 10 razy, za każdym razem nanoś kroplę w tym samym punkcie. Do słoika wlej mieszaninę do rozdziału barwników na poziom 0.5 cm od dna. Przygotowany pasek z naniesionym ekstraktem barwników umieść w słoiku tak by kropla z barwnikami nie dotykała krawędzi płynu, ale tak dolna część paska była zanurzon w roztworze. Naczynie szczelnie zamknij i nie ruszaj przez ok 15 min. 7

8 Gdy bibuła będzie prawie cała mokra (na odległość ok 1 cm od górnego końca paska), wyjmij ją ze słoika. Ołówkiem obrysuj widoczne na bibule kolorowe plamki. Mokry pasek pozostaw przy uchylonym oknie do wyschnięcia. (Nauczyciel może zadecydować o nie przeprowadzaniu eksperymentu, wtedy uczeń uzupełnia kartę na podstawie obejrzanego filmu Obserwacje: Kolorowymi kredkami naszkicuj wynik eksperymentu w polu poniżej. Zaznacz gdzie naniosłeś/aś próbkę alkoholowego ekstraktu z barwnikami z liścia i dokąd zmoczył się pasek bibuły. Podpisz barwniki: chlorofil a i b, karotenoidy (beta- karoten), ksantofile (wiolaksantyna i luteina), antocyjany. liść zielony liść (wpisz kolor swojego liścia) 8

9 Co obserwowałeś podczas ekstrakcji barwnika z liścia (rozgniatanie w moździerzu), a co podczas chromatografii (bibuła zawieszona w słoiku)?... Wnioski: Opisz wnioski płynące z eksperymentu

10 2. Karta pracy W kilku zdaniach opisz proces fotosyntezy zachodzące w liściach roślin dzięki obecności chlorofilu. W których porach roku zachodzi proces fotosyntezy w drzewach liściastych rosnących w naszej strefie klimatycznej? Zdefiniuj pojęcia i podaj ich przykłady z życia codziennego: Barwnik Ekstrakcja Efekt kapilarny Chromatografia (cienkowarstwowa) 1 1 po ang. Thin Layer Chromatography, TLC. 10

11 3. Poniżej przedstawiono wzory strukturalne chlorofilu, karotenoidu (beta- karoteny, wyst. np. w marchewce), ksantofilu (luteina wyst. np. w żółtku) i antocyjanu (cyjanidyna wyst. np. w czerwonej kapuście) chlorofil karotenoid ksantofil antocyjan (beta- karoten) (luteina) (cyjanidyna) Na podstawie schematu odpowiedz na pytania: jaki rodzaj wiązania i grupy chemicznej zaznaczono czerwonym kolorem (to ich ułożenie i ilość decyduje o kolorze barwnika)? jakie grupy zaznaczono kolorem niebieskim (to ich ułożenie i ilość decyduje o rozpuszczalności barwnika). 4. Na podstawie informacji z filmu, wykonanego eksperymentu oraz codziennych informacji uzupełnij tabelkę poniżej: pora roku barwniki występujące w liściu kolor liścia dzień długi/krótki wiosna i lato jesień zima brak liści brak liści dzień najkrótszy 11

12 Czemu jesienią liście zmienia kolor na żółty i pomarańczowy? Skąd bierze się czerwona barwa liści jesienią? 12

13 ODPOWIEDZI DO KART PRACY V. 1. Odpowiedzi do karty pracy Eksperyment: ekstrakcja i chromatografia barwników naturalnych z liści. Instrukcja: Do przeprowadzenia eksperymentu potrzebne będą: jesienne liście (ew. natka pietruszki), spirytus, rozpuszczalniki do rozdziału barwników: aceton i benzyna apteczna zmieszane w proporcji 3:7, moździerz, bibuła filtracyjna: pasek o szerokości 5 cm i długości równej wysokości słoika (wyższy niż 15 cm), pipeta, wysoki słoik z nakrętką (o wymiarach pozwalających na swobodne umieszczanie paska bibuły), ołówek. Pocięte liście włóż do moździerza i zalej niewielką ilością alkoholu. Dobrze rozgnieć i zmiażdż liście. Pipetą pobierz niewielką ilość ekstraktu (alkoholu z bartnikami z liścia) i nanieś kroplami na pasek bibuły (1 cm od końca paska). Każdą kroplę susz do całkowitego wyschnięcia mocno na nią dmuchając. Czynność powtórz 10 razy, za każdym razem nanoś kroplę w tym samym punkcie. 13

14 Do słoika wlej mieszaninę do rozdziału barwników na poziom 0.5 cm od dna. Przygotowany pasek z naniesionym ekstraktem barwników umieść w słoiku tak by kropla z barwnikami nie dotykała krawędzi płynu, ale tak dolna część paska była zanurzona w roztworze. Naczynie szczelnie zamknij i nie ruszaj przez ok 15 min. Gdy bibuła będzie prawie cała mokra (na odległość ok 1 cm od górnego końca paska), wyjmij ją ze słoika. Ołówkiem obrysuj widoczne na bibule kolorowe plamki. Mokry pasek pozostaw przy uchylonym oknie do wyschnięcia. (Nauczyciel może zadecydować o nie przeprowadzaniu eksperymentu, wtedy uczeń uzupełnia kartę na podstawie obejrzanego filmu) Obserwacje: Kolorowymi kredkami naszkicuj wynik eksperymentu w polu poniżej. Zaznacz gdzie naniosłeś/aś próbkę alkoholowego ekstraktu z barwnikami z liścia i dokąd zmoczył się pasek bibuły. Podpisz barwniki: chlorofil a i b, karotenoidy (beta- karoten), ksantofile (wiolaksantyna i luteina), antocyjany Odpowiedź (kadr z filmu): 14

15 Opisz swoje obserwacje: Co obserwowałeś podczas ekstrakcji barwnika z liścia (rozgniatanie w moździerzu), a co podczas chromatografii (bibuła zawieszona w słoiku)? Podczas ekstrakcji etanolem zauważono migrację barwników z liścia do rozpuszczalnika. Kolor ekstraktu był identyczny z kolorem badanego liścia. Naniesiona na bibułę kropka ekstraktu z liścia zaczęła ulegać rozdzieleniu na 3 grupy barwników, każdy migrujący w górę paska bibuły z inną prędkością. Proces rozdzielenia zatrzymano kiedy pasek był mokry na odległość 1 cm od górnej krawędzi paska bibuły. Wnioski: Opisz wnioski płynące z eksperymentu. Wyekstrahowana, zarówno z zielonych jak i kolorowych liści, barwna próbka to mieszanina kilku barwników. W obu rodzajach liści występowały żółte i pomarańczowe ksantofile i karotenoidy, tylko w zielonych liściach znajdował się zielony chlorofil, a tylko w kolorowych czerwone antocyjany. Rozpuszczalniki: etanol, benzyna i aceton dobrze nadają się do ekstrakcji i rozdzielania barwników naturalnych z roślin. Podczas eksperymentu barwniki migrowały w górę bibuły dzięki efektowi kapilarnemu. 15

16 2. Odpowiedzi do karty pracy W kilku zdaniach opisz proces fotosyntezy zachodzące w liściach roślin dzięki obecności chlorofilu. W których porach roku zachodzi proces fotosyntezy w drzewach liściastych rosnących w naszej strefie klimatycznej? W trakcie procesu fotosyntezy z wody, dwutlenku węgla i energii słonecznej powstają cukry proste będące pożywieniem rośliny oraz produkt uboczny procesu tlen, który oddawany jest do atmosfery. Chlorofil pochłania zakres światła słonecznego, którego energia wystarcza na aktywację procesu fotosyntezy. W naszej strefie klimatycznej proces rozpoczyna się wiosną i kończy jesienią. 2. Zdefiniuj pojęcia i podaj ich przykłady z życia codziennego: Barwnik - związek organiczny, który pochłania światło z zakresu widzialnego i tym samym nadaje przedmiotom kolor, np. chlorofil w liściu. Ekstrakcja - wyodrębnianie składnika/ów mieszanin wykorzystując samoistne przenikanie tych składników do cieczy, która lepiej je rozpuszcza, np. parzenie herbaty. Efekt kapilarny - wynik silnego oddziaływania cząsteczek cieczy ze ścianami wąskiego naczynia, w którego efekcie ciężar cieczy zostaje pokonany i ciecz wznosi się do góry, np. w pniu drzewa. Chromatografia (cienkowarstwowa) 2 - metoda rozdzielania roztworów mieszanin wykorzystująca efekt kapilarny (oraz różne powinowactwo chemiczne różnie zbudowanych cząsteczek: do podłoża i używanej mieszaniny rozpuszczalników). 2 po ang. Thin Layer Chromatography, TLC. 16

17 3. Poniżej przedstawiono wzory strukturalne chlorofilu, karotenoidu (beta- karoteny, wyst. np. w marchewce), ksantofilu (luteina wyst. np. w żółtku) i antocyjanu (cyjanidyna wyst. np. w czerwonej kapuście). Na podstawie schematu odpowiedz na pytania jaki rodzaj wiązania i grupy chemicznej zaznaczono czerwonym kolorem (to ich ułożenie i ilość decyduje o kolorze barwnika)? wiązanie podwójne i pierścień aromatyczny jakie grupy zaznaczono kolorem niebieskim (to ich ułożenie i ilość decyduje o rozpuszczalności barwnika). grupę metylową, hydroksylową, ketonową 4. Na podstawie informacji z filmu, wykonanego eksperymentu oraz codziennych informacji uzupełnij tabelkę poniżej: pora roku barwniki występujący w liściu kolor liścia dzień długi/krótki wiosna/lato chlorofile, karotenoidy, ksantofile zielone dzień długi i najdłuższy w roku jesień karotenoidy, ksantofile antocyjany żółte, pomarańczowe i czerwone dzień coraz krótszy zima brak liści brak liści dzień najkrótszy 17

18 Czemu jesienie liście zmienia kolor na żółty i pomarańczowy? Dopóki dni są długie, a słońce wędruje wysoko nad horyzontem, chlorofil otrzymuje dużo energii i może działać. Jesienią dzień robi się z ile na ile krótszy, a słońce wznosi się w zenicie na niższą wysokość, tym samym przekazując liściom coraz mniej energii. Sytuacja ta powoduje, że proces fotosyntezy nie jest już opłacalny dla drzewa a chlorofil ulega rozpadowi ukazując naszym oczom karetonoidy i ksantofile obecne w liściach już od wiosny. Skąd bierze się czerwona barwa liści jesienią? Za jej pojawienie się odpowiadają antocyjany. Ta grupa barwników nie jest obecna w liściach gdy działa w nich chlorofil drzewa syntetyzują je z cukrów dopiero jesienią. 18

19 VI. PRACA DOMOWA Instrukcja: Do przeprowadzenia eksperymentu potrzebne będą: czarny flamaster aceton (może być zmywacz do paznokci bez dodatków na bazie acetonu) kawałek kredy wysoki słoik z nakrętką (o wymiarach pozwalających na swobodne postawienie w nim kawałka kredy). Czarnym flamastrem narysuj kreskę na bocznej stronie kredy. Do słoika wlej aceton na poziom 0.5 cm od dna. Przygotowany kawałek kredy umieść w słoiku tak, by linia flamastra nie dotykała krawędzi płynu. Naczynie szczelnie zamknij i nie ruszaj, aż cała kreda nasiąknie rozpuszczalnikiem. Wyjmij ją ze słoika i wysusz przy uchylonym oknie. Obserwacje i wnioski z eksperymentu zapisz poniżej. Obserwacje: KREDA ACETON Wnioski: Ile różnych bartników można znaleźć w czarnym flamastrze?