Scenariusz zajęć

Autor: Daria Szeliga, Krzysztof Błaszczak

Przedmiot: Chemia

Temat: Jak powstaje aspiryna?

Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony; uczniowie III etapu edukacyjnego - kształcenie w zakresie podstawowym i rozszerzonym.

Podstawa programowa:

Wymagania ogólne

Poziom podstawowy i rozszerzony

II. Rozumowanie i zastosowanie nabytej wiedzy do rozwiązywania problemów. Uczeń:

1) opisuje właściwości substancji i wyjaśnia przebieg procesów chemicznych;

2) wskazuje na związek właściwości różnorodnych substancji z ich zastosowaniami i ich wpływem na środowisko naturalne.

Wymagania szczegółowe

Poziom rozszerzony

XVI. Kwasy karboksylowe. Uczeń:

11) opisuje budowę hydroksykwasów; wyjaśnia możliwość tworzenia estrów międzycząsteczkowych (laktydy, poliestry) i wewnątrzcząsteczkowych (laktony) przez niektóre hydroksykwasy; pisze odpowiednie równania reakcji; opisuje występowanie i zastosowania hydroksykwasów (np. kwasu mlekowego i salicylowego).

Kształtowane kompetencje kluczowe:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji;

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii;

• kompetencje cyfrowe;

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne

Uczeń:

• analizuje budowę aspiryny;

• pisze równanie reakcji powstawania aspiryny;

• omawia mechanizm substytucji nukleofilowej w grupie acylowej.

Strategia nauczania:

• asocjacyjna.

• problemowa.

Metody i techniki nauczania:

• burza mózgów;

• dyskusja dydaktyczna;

• analiza materiału źródlowego;

• ćwiczenia uczniowskie;

• eksperyment – pokaz uczniowski;

• technika zdań podsumowujących.

Formy pracy:

• praca zbiorowa;

• praca w parach;

• praca indywidualna.

Środki dydaktyczne:

• komputer z głośnikami, słuchawkami i dostępem do internetu/smartfony, tablety;

• tablica interaktywna/tablica i kreda;

• modele kulkowo‑pręcikowe;

• zasoby multimedialne zawarte w e‑podręczniku;

• rzutnik multimedialny;

• aplikacja Mentimeter.

Faza wstępna:

1. Zaciekawienie i dyskusja. Nauczyciel zadaje pytanie: co to jest aspiryna? Jaki jest jej skład chemiczny? Czy da się ją otrzymać w klasie chemicznej?

2. Rozpoznawanie wiedzy wyjściowej uczniów. Burza mózgów wokół terminu „aspiryna”. Nauczyciel może wykorzystać aplikację Mentimeter z wykorzystaniem tabletów/smartfonów.

3. Ustalenie celów lekcji. Nauczyciel podaje temat zajęć i wspólnie z uczniami ustala cele lekcji, które uczniowie zapisują w portfolio.

4. Zasady BHP. Nauczyciel zapoznaje uczniów z kartami charakterystyk substancji, jakie zostaną użyte w czasie lekcji.

Faza realizacyjna:

1. Modelowanie. Nauczyciel rozdaje uczniom modele kulkowo‑pręcikowe. Uczniowie w parach budują modele chemiczne cząsteczki aspiryny na podstawie wzoru strukturalnego zawartego w e‑materiale. Nauczyciel kontroluje poprawność wykonania zadania przez uczniów.

2. Uczniowie, z pomocą nauczyciela, omawiają budowę cząsteczki, z uwzględnieniem hybrydyzacji atomów węgla. Następnie uczniowie zastanawiają się na jakie „ataki” (elektrofilowy, nukleofilowy) podatna jest cząsteczka aspiryny.

3. Eksperyment – pokaz uczniowski: „Otrzymywanie aspiryny (kwasu acetylosalicylowego)”. Nauczyciel wybiera dwóch uczniów do roli asystenta, którzy będą przeprowadzali doświadczenie wg instrukcji (patrz materiały pomocnicze) i pod jego nadzorem. Uczniowie otrzymują odpowiedni sprzęt i szkło laboratoryjne oraz odczynniki chemiczne. Prowadzący zajęcia rozdaje wszystkim uczniom karty pracy.  Uczniowie stawiają pytanie badawcze i hipotezę, obserwują zmiany, wyciągają wnioski, zapisują wszystko w kartach pracy. Po minionym czasie chętny uczeń prezentuje efekty na forum klasy. Nauczyciel weryfikuje pod względem merytorycznym wypowiedzi uczniów.

4. Chętny uczeń zapisuje na tablicy równanie reakcji syntezy kwasu acetylosalicylowego z kwasu salicylowego i bezwodnika octowego przy użyciu kwasu siarkowego(VI) jako katalizatora. Na podstawie substratów uczniowie zastanawiają się, jaki jest mechanizm reakcji syntezy aspiryny.

5. Uczniowie analizują multimedium zawarte w e‑podręczniku w postaci grafiki interaktywnej i wraz z nauczycielem omawiają każdy etap mechanizmu nukleofilowego.

6. Uczniowie wykonują samodzielnie polecenia zawarte w multimedium.

Faza podsumowująca:

1. Nauczyciel sprawdza wiedzę uczniów zadając przykładowe pytania: co to jest aspiryna? Jakie właściwości ma aspiryna? W jaki sposób można otrzymać aspirynę? Do jakiej grupy związków chemicznych zaliczamy aspirynę? Czy aspiryna ulega hydrolizie?

2. Jako podsumowanie lekcji nauczyciel może wykorzystać zdania do uzupełnienia, które uczniowie również zamieszczają w swoim portfolio:

• Przypomniałem/łam sobie, że...

• Co było dla mnie łatwe...

• Czego się nauczyłem/łam...

• Co sprawiało mi trudność...

Praca domowa:

Uczniowie wykonują ćwiczenia zawarte w e‑materiale – sprawdź się.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania multimedium:

Grafika interaktywna może być wykorzystana przez uczniów nieobecnych na lekcji do nadrobienia zaległych treści i lepszego zrozumienia materiału oraz przez każdego ucznia przygotowując się do zajęć czy do sprawdzianu.

Materiały pomocnicze:

1. Polecenia podsumowujące (nauczyciel przed lekcją zapisuje je na niewielkich kartkach):

• Co to jest aspiryna?

• Jakie właściwości ma aspiryna?

• W jaki sposób można otrzymać aspirynę?

• Do jakiej grupy związków chemicznych zaliczamy aspirynę?

• Czy aspiryna ulega hydrolizie?

2. Doświadczenie „Otrzymywanie aspiryny (kwasu acetylosalicylowego)”.

Sprzęt i szkło laboratoryjne: kolba stożkowa 50 ml, łaźnia wodna, termometr, bagietka, zlewka 150 ml, 2 szt., zestaw do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem (kolba ssawkowa, kołnierzyk gumowy, lejek Buchnera), kolba okrągłodenna 100 ml.

Odczynniki chemiczne: kwas salicylowy: 5,5 g (= 0,04 mol), bezwodnik octowy: 7,6 ml (8,2 g; 0,08 mol), kwas siarkowy(VI) stężony: 5 kropli, etanol: 16 ml.

Instrukcja wykonania:

• W kolbie stożkowej pojemności 50 ml umieszcza się 5,5 g kwasu salicylowego, 7,6 ml bezwodnika octowego (1) i dodaje 5 kropli stężonego kwasu siarkowego, mieszając zawartość kolby ruchem wirowym.

• Mieszaninę ogrzewa się na łaźni wodnej w temperaturze 50 – 60Indeks górny o^oC przez 15 minut, mieszając bagietką, po czym pozostawia się ją do ostygnięcia, mieszając co pewien czas.

• Następnie wylewa się całość do 80 ml wody (2), starannie miesza (*) i sączy powstały osad pod zmniejszonym ciśnieniem.

• Osad rozpuszcza się w około 16 ml etanolu, wylewa do 40 ml gorącej wody (3) i pozostawia do powolnej krystalizacji (4).

• Produkt (**) sączy się pod zmniejszonym ciśnieniem, po czym suszy na powietrzu.

• Wydajność reakcji około 6 g (85 %); kwas acetylosalicylowy ulega rozkładowi w czasie ogrzewania i nie można go scharakteryzować przez ściśle określoną temperaturę topnienia. Temperatura rozkładu aspiryny waha się w zakresie 128 – 140Indeks górny o^oC.

Obserwacje:

(*) Wytrąca się biały osad.

(**) Kwas acetylosalicylowy krystalizuje w postaci białych, lśniących igieł.

Uwagi dotyczące przeprowadzenia doświadczenia:

1. Bezwodnik octowy ma własności żrące, podobnie jak kwas octowy, toteż należy pracować w rękawiczkach ochronnych.

2. Wylanie do wody ma za zadanie rozłożenie nadmiaru bezwodnika octowego do kwasu octowego, który jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie; do wody można wrzucić bryłkę lodu, bo rozkładanie się bezwodnika octowego do kwasu octowego zachodzi z wydzieleniem ciepła.

3. Celem usunięcia resztek bezwodnika octowego i ew. nieprzereagowanego kwasu salicylowego.

4. Jeśli produkt wydziela się natychmiast, mieszaninę należy ponownie ogrzać do uzyskania klarownego roztworu.

5. Karta pracy ucznia: