moja%20prva%20kemija1 prirocnik%20za%20ucitelje modrijan

Moja prva

kemija za 8. razred osnovne šoleSaša A. Glažar, Andrej Godec, Margareta Vrtačnik, Katarina S. Wissiak Grm

kemija 1Priročnik za učitelje

Moja prva kem

ija 1 P

riročnik za učitelje

K

emija za 8

. razred o

snovne šo

le

00 ovitek.indd 100 ovitek.indd 1 7/6/2006 2:59:09 PM7/6/2006 2:59:09 PM

MOJA PRVA KEMIJA 1kemija za 8. razred osnovne šole

PRIROČNIK ZA UČITELJE

Avtorji

dr. Saša A. Glažar

dr. Andrej Godec

dr. Margareta Vrtačnik

dr. Katarina S. Wissiak Grm

Urednica

Špela Fortuna

Lektorica

Irma Planjšek

Ilustracije

Igor Cerar

Oprema in oblikovanje

Davor Grgičević

Računalniški prelom

Goran Čurčič

Izdala in založila Modrijan založba, d. o. o.

Za založbo Branimir Nešović

Natisnila Grafika Soča, d. d.

Ljubljana 2006

Prva izdaja

© Založba Modrijan, d. o. o.

www.modrijan.si

CIP – Kataložni zapis o publikacijiNarodna in univerzitetna knjižnica, Ljubljana

371.3:54(035)

MOJA prva kemija 1 : kemija za 8. razred osnovne šole. Priročnik za učitelje / Saša A. Glažar … [et al.] ; [urednica Špela Fortuna; ilustracije Igor Cerar]. – 1. izd. – Ljubljana : Modrijan, 2006

ISBN 961-241-102-61. Glažar, Saša A.227380480

00 aparat.indd 200 aparat.indd 2 7/4/2006 9:15:11 AM7/4/2006 9:15:11 AM

Kazalo

Kaj je kemija? ............................................................................................................ 6Od alkimije do kemije .......................................................................................... 8Kemija je tesno povezana z našim življenjem ............................................ 9

Snov je iz delcev ...................................................................................................... 10Snov je povsod ......................................................................................................... 13Lov za nevidnimi delci .......................................................................................... 14Atomi in molekule se gibljejo ........................................................................... 16Osebna izkaznica elementov in spojin .......................................................... 17Naloge .......................................................................................................................... 19

Atom in periodni sistem ...................................................................................... 22Atom je zgrajen iz manjših delcev ................................................................... 24Vrstno in masno število ....................................................................................... 27Elektronska ovojnica ............................................................................................. 30Atomi v periodnem sistemu .............................................................................. 33Naloge .......................................................................................................................... 36

Povezovanje delcev ................................................................................................ 38Raznolikost snovi .................................................................................................... 41Ionska vez .................................................................................................................. 42Kovalentna vez ......................................................................................................... 45Naloge .......................................................................................................................... 50

Kemijske reakcije .................................................................................................... 52Snovi se spreminjajo ............................................................................................. 54Kako zaznamo spremembe? .............................................................................. 55Energija in kemijska sprememba .................................................................... 58Zapišimo kemijsko reakcijo ............................................................................... 60Naloge ........................................................................................................................... 61

Elementi v periodnem sistemu ........................................................................ 64Elementi v naravi ..................................................................................................... 67Večina elementov je kovin .................................................................................. 70Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine ....................................................... 72Prehodni elementi ................................................................................................. 76Nekovine prevladujejo v živem svetu ............................................................ 78Halogeni elementi .................................................................................................. 80Naloge .......................................................................................................................... 81


Družina ogljikovodikov ...................................................................................... 84Ogljikovodiki, naši dobri znanci .................................................................... 87Raznolikost molekul ogljikovodikov ............................................................ 88Osebna izkaznica ogljikovodikov .................................................................. 90Lastnosti ogljikovodikov .................................................................................... 92Reakcije ogljikovodikov ..................................................................................... 93Enaki in vendar različni ..................................................................................... 96Koristni in škodljivi ogljikovodiki .................................................................. 97Naloge ........................................................................................................................ 98

Seznam reagentov, uporabljenih pri poskusih ........................................ 101

Periodni sistem elementov ............................................................................... 104


Pouk kemije v 8. razredu osnovne šoleKemija je znanost, ki se ukvarja s snovmi, s katerimi imamo opravka prav vsak dan v svojem življenju. Velja za enega »težjih« naravoslovnih predmetov, morda tudi zato ker včasih pri pouku premalo opozarjamo na njeno povezavo z življenjem in ker jo premalo predstavljamo prek eksperimentiranja. Avtorji smo zato v učbeniku pred-stavili veliko poskusov – tako demonstracijskih kot tistih, ki jih učenci opravijo sami. Pri tem je v pomoč delovni zvezek, ki poleg številnih vprašanj in raznovrstnih nalog vsebuje tudi veliko preglednic in raznih koristnih podatkov. To je še posebej pomemb-no pri bolj teoretičnih temah, kot je na primer zgradba atoma. Na zgoščenki, ki je del učbeniškega kompleta, so poleg modelov molekul in kristalov, animacij polnjenja lupin in nastajanja kemijskih vezi posneti tudi zanimivi poskusi. Te si lahko učenci ogledajo doma in tako utrjujejo svoje znanje. Ogled poskusa na zgoščenki nikakor ne more nadomestiti poskusa, ki ga opravimo v razredu, kjer lahko slišimo, vidimo in vonjamo.

Za vas, drage učiteljice in učitelji, pa smo pripravili priročnik Moja prva kemija 1. Morda vam bo v pomoč za lažje doseganje ciljev pri posameznih učnih vsebinah.

Na začetku vsakega poglavja v priročniku je kratka predstavitev poglavja, ki ji sledita opis ciljev, povzetih iz učnega načrta za kemijo v 8. razredu, in členitev posameznega poglavja na sklope, kjer so tudi ključne besede. Navedena je še dodatna literatura za učitelja, dodani pa so tudi naslovi zanimivih spletnih strani.

Sledi podroben didaktično-metodični pristop za doseganje posameznih ciljev. Ci-ljem, ki so našteti v učnem načrtu, smo dodali še bolj specifične cilje, ki dodatno opredelijo posamezno temo ali pa posebej opozorijo na družbeno vlogo kemije. Tukaj vas napotimo na delo z učbenikom, delovnim zvezkom in zgoščenko.

Na koncu posameznega vsebinskega sklopa so tudi vprašanja, s katerimi lahko sproti preverimo, ali so učenci obravnavano snov razumeli, na koncu vsakega poglavja pa je še nekaj nalog, ki jih lahko uporabimo pri preverjanju ali ocenjevanju znanja.

Na zadnjih straneh boste našli seznam reagentov, ki jih potrebujemo tako za izvaja-nje demonstracijskih poskusov kot za poskuse, ki jih učenci opravijo sami.

Opisani didaktično-metodični pristop je le predlog, kako lahko obravnavamo določe-no poglavje. Skušali smo vam olajšati delo in pouk kemije narediti zanimivejši. Upa-mo, da nam je to tudi uspelo. Vendar pa v razredu pred učenci stojite vi sami – in vi sami se boste odločili, kaj od vsega predlaganega boste izbrali ter uporabili. Mi pa vas prosimo, da nam sporočite vse morebitne pripombe in predloge, ki se vam bodo morda porajali pri vašem delu, na spletni naslov založbe.

Avtorji

Za pomoč pri prebiranju priročnika so naslednje ikone, ki ponazarjajo:

demonstracijski poskus uporaba kompletov modelov

poskus – izvedejo ga učenci ponazoritev z igro

uporaba zgoščenke vprašanja

00 aparat.indd 500 aparat.indd 5 7/10/2006 12:58:53 PM7/10/2006 12:58:53 PM

6

Okolje Okvirni čas: 9 ur

Kaj je kemija? Učbenik � 5–11

Delovni zvezek � 5–8

poglavja v učbeniku Od alkimije do kemije Kemija je tesno povezana z našim življenjem

V uvodnem poglavju bomo učencem predstavili kemijo kot eno od temeljnih naravoslovnih zna-nosti, ki ima velik pomen tudi v našem vsakda-njem življenju. Kemija je veda o snovi, iz katere je narejeno vesolje. Vse okrog nas je povezano s kemijo – tudi naš način življenja. Kemiki si zastav-ljajo vprašanja, kot so na primer: • iz česa je snov,• kako je nastala snov,• ali se lahko snov spremeni,• ali lahko te spremembe nadziramo in kako,• ali lahko naredimo nove snovi oziroma

materiale.

Z znanjem kemije je povezana tudi praktično vsa industrija, ki se ukvarja s proizvodnjo hrane, tek-stila, obutve, zdravil in drugih potrebščin. V kemij-skih laboratorijih nastajajo stalno nove spojine in materiali z boljšimi lastnostmi. Industrijski pro ce-si pa poleg proizvodnje novih izdelkov tudi one-snažujejo okolje, tako da se kemija ukvarja tudi s postopki, ki so potrebni za ohranjanje čistega oko lja. Poznavanje kemije nam pomaga bolje ra-zumeti sebe in svet okrog nas.

cilji iz učnega načrta Učenci: se seznanijo s kratko zgodovino razvoja kemije in spoznajo razliko

med alkimijo in kemijo;

spoznajo nekatere znanstvenike, ki so se ukvarjali s kemijo;

spoznajo, da je kemija eksperimentalna znanost;

spoznajo pomen in vpliv kemije v našem življenju;

spoznajo, da kemija pomaga pri reševanju okoljskih problemov.

ključni pojmi

Poglavje Sklop Ključni pojmi

Od alkimije do kemije kemija, alkimija, eksperiment

Kemija je tesno povezana

z našim življenjem

kemijska industrija, zdravila, gradbeni materiali, varovanje okolja

dodatna literatura za učitelja Kovač - Artemis, T.: Kemiki skozi stoletja, Mladinska knjiga, Ljubljana, 1984.

Za utrjevanje znanja s področja laboratorijske opreme priporočamo ogled spletne strani:http://www.keminfo.uni-lj.si/proj/ro01v/kazalo.htm.

Priporočamo tudi uporabo spletnih naslovov:http://www.fkkt.uni-lj.si/si/?180,http://www.s-gimled.lj.edus.si/content.php?smid=51.

01 kaj je kemija.indd 601 kaj je kemija.indd 6 7/3/2006 11:01:53 AM7/3/2006 11:01:53 AM

7

V angleškem jeziku pa tudi spletni naslov:http://www.chemheritage.org/explore/explore.html.

Biografije znanih kemikov najdemo na spletnem naslovu:http: / / w w w . c h e m i s t r y c o a c h . c o m / h i s t o r y _ o f _ c h .

Zadnje dosežke kemijske znanosti nam posreduje spletni naslov Nobelovega sklada:http://nobelprize.org/index.html.

Opisi dosežkov Nobelovih nagrajencev so napisani poljudno, tako da učencem ne bo težko razumeti njihovega bistva. Priporočamo pove zavo s poukom angleškega jezika.


KAJ JE KEMIJA

8

Od alkimije do kemije cilja Učenci: • se seznanijo s kratko zgodovino razvoja kemije in spoznajo razliko

med alkimijo in kemijo;• spoznajo nekatere znanstvenike, ki so se ukvarjali s kemijo.

delo z učbenikom in delovnim zvezkom

Učencem na kratko predstavimo zgodovino kemije. Opozorimo jih, da je bila kemija v preteklosti drugačna kot danes in se je imenovala alkimija. Predstavimo alkimiste in povemo, da so bili to prvi kemiki, ki so pri svojem delu iznašli vrsto postopkov in tehnik, ki so pomembne še danes.

Priporočamo multimedijski sprehod po starem Egiptu, domovini alkimije.

Predstavimo nekatere znanstvenike (Lavoisier), tudi slovenske (Scopoli, Pregl), ki so se ukvarjali s kemijo in postavljali mejnike v razvoju sodobne kemijske znanosti.

O delu in življenju kemikov, ki so delovali v različnih časovnih obdobjih, si lahko pre-beremo v knjigi Kemiki skozi stoletja.

cilj Učenci: spoznajo, da je kemija eksperimentalna znanost.


Osnova kemije je eksperiment. Za eksperimentiranje potrebujemo ustrezno opremo. Učencem predstavimo osnovno laboratorijsko steklovino, jo poimenujemo in jih na-učimo rokovanja z njo. Steklovina in drugi laboratorijski pripomočki ter oprema so predstavljeni v delovnem zvezku (stran 6 in 7). Naredimo 1., 2. in 3. nalogo. Z meril-nim valjem odmerimo določeno prostornino vode, pazimo na obliko gladine, odči-tujemo spodnji rob.

V laboratoriju je potrebno delati varno, zato je zelo pomembno, da učence seznani-mo z osnovnim laboratorijskim redom in s simboli za označevanje nevarnih snovi.

Učencem pokažimo kakšen zelo učinkovit kemijski poskus ali pa jim predvajamo učni film.

Za utrjevanje znanja s področja laboratorijske opreme si lahko ogledamo spletno stran:http://www.keminfo.uni-lj.si/proj/ro01v/kazalo.htm.

Na tej spletni strani bodo učenci prek igre spoznavali kemijsko opremo in se naučili sestavljati preproste aparature za filtracijo, destilacijo in ekstrakcijo.


9

Kemija je tesno povezana z našim življenjem cilja Učenci: spoznajo pomen in vpliv kemije v našem življenju;

spoznajo, da kemija pomaga pri reševanju okoljskih problemov.


1 Prek pogovora učencem pojasnimo pomen kemije v našem življenju. Najdemo kateri koli predmet v razredu, na primer zvezek: to je izdelek papirne industrije, ki za predelavo lesa v papir uporablja kemijske postopke. Ali pa na primer čevlje: za obde-lavo usnja so spet bistveni kemijski postopki. To še posebej velja, če gre za umetno usnje.

Opozorimo na gradbene materiale, ki so jih uporabljali v človeški zgodovini – od jam, mostišč iz lesa, kamna, opeke iz nežgane gline, opeke iz žgane gline, cementa in betona pa vse do umetnih materialov z izrednimi mehanskimi lastnostmi.

Uporabljamo slikovno gradivo, lahko ga poiščemo tudi na spletu.

Učence opozorimo na modne muhe na področju oblačenja, ličenja in zabave. Vse to je omogočila kemija.

Smotrne so povezave z zgodovino, likovnim poukom, gospodinjstvom, tehniko, fiziko.

2 Učence opozorimo, da so naše prevelike potrebe povzročile tudi slabšanje življenj-skega okolja. Opozorimo na primere onesnaževanja, tako našega lastnega (metanje odpadkov povsod) kot tudi industrijskega. Naloga kemije je, da nam pomaga pri reše-vanju okoljskih težav.

Učenci lahko en teden opazujejo in ugotavljajo, kateri odpadki se kopičijo na šoli. Predlagajo naj nekaj rešitev za ločeno zbiranje odpadkov.

Doma lahko tehtajo odpadke, ki nastajajo v gospodinjstvu. Preračunajo naj, koliko odpadkov bodo odložili v okolje v enem mesecu, letu, desetih letih.

KAJ JE KEMIJA


10


Snov je iz delcev Učbenik � 11–22


poglavja v učbeniku Snov je povsodLov za nevidnimi delciAtomi in molekule se gibljejoOsebna izkaznica elementov in spojin

Poglavje je zasnovano na obilici slikovnega gradi-va, poskusih, zgodovinskih mejnikih in znanstve-nih spoznanjih, kar je vse namenjeno motivaciji, vizualizaciji in konkretizaciji pojma snovi, njenih bistvenih značilnosti, razširjenosti in pomena za naše življenje. Skozi učno enoto skušamo razviti uporabno definicijo snovi, saj izkustvene defini-cije, kot na primer: snov je »vse, kar nas obdaja«, »kar zaznamo s čutili«, ali samo: »predmeti so iz snovi«, komajda držijo glede na razvitost znanosti 21. stoletja. Danes vemo, da je snov nastala, okvir-no vemo tudi kdaj, vemo pa tudi to, da večine sno-vi v vesolju sploh še ne poznamo in je zato opre-deljena kot črna materija oziroma črna energija.

Učno temo začnemo s prikazom slikovnega gra-diva. Ob slikah galaksij, jat galaksij in ogromnih obla kov prahu, iz katerega nastajajo zvezde, pla-neti, galaksije in jate galaksij, pokažemo, da je po-vsod v vesolju snov. Pokažemo tudi posnetke Zem-lje iz vesolja, omenimo atmosfero, vodo ter živa bitja. Tako učenci začutijo, da je snov nekaj, kar jim ni tuje.

Postavimo vprašanje, ali ima snov rojstno letnico. Predstavimo veliki pok, ki se je zgodil pred pri-bližno štirinajstimi milijardami let, in zanimivost, da se danes znanstveniki ukvarjajo s tem, da bi ugo tovili, kaj se je dogajalo s snovjo po velikem poku. Znanstveniki so pri preučevanju trkov med atomi zlata pri pogojih po velikem poku doživeli presenečenje. Pričakovali so, da bodo dobili pli-nasto maso nabitih delcev, dobili pa so za glavico bucike veliko ognjeno kroglico, ki je imela hkrati lastnosti plina in tekočine. Tako učencem poka-žemo, da je znanost že globoko razgrnila resnice o svetu, ki nas obdaja, vendar je hkrati ta svet še vedno poln ugank in neodkritih spoznanj.

Skupaj z učenci izpeljemo delno definicijo snovi: snov je vse, kar ima maso in zavzema prostor. Vpra šamo se, ali smo lahko zadovoljni s to defini-cijo. Naredimo poskus »Sipanje svetlobe na del-cih«. Na osnovi razlage opažanj izpeljemo ugoto-vitev, da je snov sestavljena iz delcev, ki so različno veliki. Te delce opredelimo kot atome in molekule.

Delci, ki so prepustni za svetlobo, so manjši od valovne dolžine svetlobe (400–750 nm). Opre-delimo mersko enoto submikroskopskega sveta, nano meter. Ob slikah v učbeniku naredimo ne-kaj miselnih poskusov, v katerih učenci računajo, za kolikokrat približno bi morali povečati delce snovi, da bi jih videli z optičnim mikroskopom, nato da bi jih zaznali s prostim očesom, da bi bili tako veliki kot muha, kot človek in stolpnica. Tako postopno prikažemo prehod iz submikrosveta v zaznavni, makrosvet.

V nadaljevanju na preprostih primerih izpeljemo povezavo makrosveta snovi in submikrosveta del-cev ter uvedemo gibanje kot ključno lastnost del-cev. Gibanje delcev povežemo z energijo in z ure-jenostjo delcev v snovi – z agregatnimi stanji in prehodi med njimi. Opredelimo izpolnjeno de-finicijo snovi: »Snov je vse, kar ima maso in za-vzema prostor. Snov je sestavljena iz delcev, ki se gibljejo.«

V zadnjem delu predstavimo simbole in formule kot »osebno izkaznico« elementov in spojin. Pose-žemo v zgodovino in se z učenci pogovorimo o tem, da se je že v 18. stoletju pokazala potreba po enotnemu označevanju elementov in spojin za laž je sporazumevanje med kemiki. Takrat je ang-leški znanstvenik John Dalton uvedel za simbole elementov in formule spojin slikovne znake, ki pa so bili kaj kmalu neuporabni pri zapisovanju formul bolj zapletenih spojin. Problem je rešil John Jacob Berzelius, ki je uvedel črkovne znake za simbole in formule. Začnemo z abecedo kemij-skega jezika; poudarimo, da s simboli na eni stra-ni zapišemo element in hkrati predstavimo atom tega elementa. Tudi formule pomenijo kratek za-pis spojine in hkrati zapis molekule, če je snov sestavljena iz molekul (ionov v uvodu še ne ome-njamo). Pomen kemijske abecede predstavimo na primeru formule kisika, kjer na osnovi STM-po-snetka (rastrska tunelska mikroskopija) kisiko-vih molekul na površini platine dokažemo, da je molekula kisika sestavljena iz dveh delcev, dveh atomov kisika. Zgradbo ponazorimo z mode-lom mole kule kisika. Na nekaj značilnih primerih

02 snov je iz delcev.indd 1002 snov je iz delcev.indd 10 7/3/2006 11:10:38 AM7/3/2006 11:10:38 AM

11

cilji iz učnega načrta Učenci: spoznajo, da ima snov »rojstni datum« in da je vse v vesolju iz snovi;

spoznajo, da snov zavzema prostor, ima maso, sestavljena je iz majhnih delcev, ki se gibljejo;

rezultate eksperimentalnih opažanj povežejo z agregatnim stanjem snovi in urejenostjo delcev;

spoznajo atom/molekulo kot delec elementa/spojine;

spoznajo, da formule predstavijo elementno sestavo snovi, modeli pa prostorsko obliko molekul;

spoznajo simbol/formulo kot zapis za element/spojino;

pridobijo predstavo o relativni velikosti atomov in molekul.

ključni pojmi


Snov je povsod Kaj je snov? snov, masa, prostornina

Lov za nevidnimi delci

Atomi in molekule, gradniki snovi

atom, molekula, velemolekula, merska enota, nanometer

Elementi in spojine čista snov: element, spojina

Atomi in molekule

se gibljejo

trdno, tekoče, plinasto agregatno stanje, urejenost delcev, taljenje, izparevanje, strjevanje, kondenzacija

Sublimacija sublimacija: trdna snov – plin

Osebna izkaznica

elementov in spojin

Imena elementov in simboli

simboli elementov

Molekulske formule molekulske formule, molekulski modeli

Ali vse spojine tvorijo molekule?

empirična formula – sol, pirit

dodatna literatura za učitelja N. Bukovec et al.: Modelni seminar za izobraževanje učiteljev kemije, Strokovni pri-ročnik, Ljubljana, FKKT, 2005.

Priročnik je nastal v sklopu projekta »Partnerstvo fakultet in šol« kot tema za zasnovo modelnega seminarja pa je bila izbrana tema: zgradba snovi.

Spletni naslovi – galaksije, sončni sistemi, živalski in rastlinski svet (primeri snovi):http://www.pparc.ac.uk/Ps/aac/aac_evuniv_fg.asp,http://hubblesite.org/gallery/,http://nationalzoo.si.edu/Animals/BackyardBiology/,http://www.pmel.noaa.gov/vents/nemo/explorer/bio_gallery/biogallery1.html,http://www9.nationalgeographic.com/ngm/wildcamafrica/animal_gallery.html,http://www.noble.org/imagegallery/.

poka žemo soodvisnost med molekulsko formu-lo spojin in zgradbo molekul z uporabo mode-lov. Poglavje sklenemo z vprašanjem: ali so vse spojine sestavljene iz atomov oziroma molekul? Navedemo primer formule natrijevega klorida,

kjer formula spojine ne predstavlja hkrati tudi za-pisa molekule te spojine, saj sol ni sestavljena iz molekul. Tako končamo poglavje z »dvomom« in zgradimo most do novega poglavja, kjer bomo obravnavali kemijske vezi.


12

Spletni naslov za spoznavanje elementov – izvor imena elementov, videz elementov:http://www.webelements.com/.

Spletni naslov za posnetke »odtisov« atomov:http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html.

Spletni naslov kemijske izobraževalne mreže KemInfo:http://www.keminfo.uni-lj.si/proj/default.htm.


13

Snov je povsod cilji Učenci: spoznajo, da je snov povsod v vesolju;

spoznajo, da ima snov maso in prostornino;

spoznajo, da je snov nastala pred približno štirinajstimi milijardami let.


Pogovor ob slikah galaksij, jat galaksij, sončnega sistema, Zemlje, atmosfere, vodo-tokov, primerov iz rastlinskega in živalskega sveta. Priporočamo uporabo spletnih naslovov:http://www.pparc.ac.uk/Ps/aac/aac_evuniv_fg.asphttp://hubblesite.org/gallery/http://nationalzoo.si.edu/Animals/BackyardBiology/http://www.pmel.noaa.gov/vents/nemo/explorer/bio_gallery/biogallery1.htmlhttp://www9.nationalgeographic.com/ngm/wildcamafrica/animal_gallery.htmlhttp://www.noble.org/imagegallery/

Ugotovimo, da je snov povsod: v vesolju, na Zemlji, rastline in živali so iz snovi, mi sami smo iz snovi.

Opazovanje slik ali obiskovanje spletnih naslovov nas privede do vprašanja, kako bi lahko snov kar najbolj enotno in nedvoumno opredelili. Ugotovimo, da je snov vse, kar ima maso in prostornino. Ponovimo pojma prostornine in mase kot fizikalnih koli čin ter spomnimo učence na enote. Nato jih vprašamo, ali ima snov »rojstni datum«. Učenci preberejo prvi odstavek (učbenik, str. 13). Pogovorimo se o pomenu prebranega besedila in skupaj z učenci pojasnimo pojem veliki pok, ki opredeljuje »rojstni datum snovi«.

Kaj je galaksija?

Kaj je jata galaksij?

Naštej planete našega sončnega sistema.

Zakaj je Zemlja tako primerna za življenje?

Ali je lahko življenje tudi na Veneri?

Kaj je masa?

Kaj je prostornina?

Naštej nekaj enot za maso in prostornino.

Pred koliko leti je zasvetila prva generacija zvezd?

Kdaj je nastala snov?

SNOV JE IZ DELCEV


SNOV JE IZ DELCEV

14

Lov za nevidnimi delci cilj Učenci: na osnovi poskusa spoznajo, da je snov zgrajena iz različno velikih

delcev, ki jih ne vidimo.


Učencem pokažemo poskus »Sipanje svetlobe na delcih«, doma pa si lahko ta po-skus znova ogledajo na zgoščenki. Pri izvedbi poskusa učencem samo povemo, kaj bomo pri tem uporabili in kako ga bomo izvedli.

Priporočila za izvedbo poskusa: V približno 1,5 litra vode damo samo nekaj kapljic mleka in pomešamo. Raztopina mora biti rahlo opalescentna, sicer poti svetlobnega žarka skozi raztopino ne bomo dobro videli. Na diaprojektor namestimo zaslonko iz črnega fotografskega papirja, ki naj ima na sredini približno 0,5 cm veliko luknjico. Tudi raztopina malinovca naj bo le rahlo rožnato obarvana. Prostor, v katerem de-lamo poskus, naj bo zatemnjen, da bodo rezultati lepše vidni.

Učenci opišejo opažanja pri poskusu, ki jih povzamemo v ugotovitev, da pot svet-lobe skozi zelo razredčeno mleko vidimo, skozi malinovec pa ne – malinovec pre-pušča svetlobo, tako kot na primer voda.

Vprašamo, kaj to pomeni. Primerjamo – potoček, ki teče po drobnem produ, in vod-ni tok, v katerem so velike skale. Kaj se dogaja ob velikih skalah? Voda se peni in vrtinči, ker skale ovirajo tok vode. Očitno je, da je tudi v mleku nekaj, kar ovira svet-lobo, da se ta odbija na vse strani, se razprši, sipa. Ta ovira so delci mleka. Kaj pa mali-novec – je tudi ta sestavljen iz delcev? Kakšnega okusa je malinovec? Sladek je, okus mu dajejo delci sladkorja. Tudi v malinovcu so delci, ker pa se svetloba na njih ni sipala, lahko z gotovostjo trdimo, da so ti delci manjši od delcev v mleku.

Povzamemo: »snov je sestavljena iz različno velikih delcev«. Vprašamo še, v kakšnih enotah naj bi merili velikost delcev snovi. Bi bil milimeter primerna enota? Ne. Zakaj? Potem bi jih videli. Ali vidimo valovanje svetlobe? Ne, valovna dolžina vidne svetlobe je med 400 in 750 nm. Predstavimo nanometer in povemo, da so delci snovi veliki samo nekaj nanometrov, torej veliko manjši od valovne dolžine vidne svetlobe.

Učenci naredijo poskus 1 v delovnem zvezku »Okušanje in vonjanje«. Pripravimo plad nje za skupine: na pladenj damo nekaj mentolnih bonbonov in na trakove (širi-na 1cm) narezane koščke filtrirnega papirja ter dišečo snov v raztopini (npr. parfum, rožno olje, ekstrakt kamilice, ekstrakt agrumov in podobno). Ko učenci izpolnijo na-logo v delovnem zvezku, se z njimi pogovorimo o rezultatih poskusa. V obeh prime-rih sklepamo, da so snovi iz delcev, delci pridejo do našega nosu oziroma čutnic za vonj po zraku. Čeprav jih ne vidimo, jih vonjamo. Delci mentola ostanejo v naših ustih še dolgo po tem, ko smo bonbon že polizali.

Zakaj vidimo pot svetlobnega žarka skozi razredčeno mleko?

Zakaj smo trdili, da so delci v malinovcu manjši od delcev v mleku?

Kako imenujemo eno od enot, s katero merimo velikost delcev snovi?

Napiši, kolikšen del metra je 1 nm.

Kako je prijetni vonj parfuma prišel do nosu?

Zakaj okus po mentolu ostaja tudi po tem, ko smo bonbon že polizali?


15

cilja Učenci: ugotovijo, da so delci snovi atomi in molekule;

spoznajo povezavo med elementi in atomi ter spojinami in molekulami.


Razlago navežemo na spoznanja pri obeh poskusih in povemo, da so delci snovi ato-mi in molekule. Povemo, da danes lahko s posebno tehniko »vidimo« odtise atomov (opozorimo jih na sliko v učbeniku na str. 15), in jih, če imamo to možnost, pova-bimo v STM-galerijo na spletnem naslovu:http://www.almaden.ibm.com/vis/stm/gallery.html, kjer si lahko s tehniko skenirajoče rasterske spektroskopije (STM) in z računalniško grafiko ogledajo slike »odtisov« različnih atomov.

Nato obravnavamo povezavo med submikroskopskim svetom atomov in molekul ter makrosvetom, ki je predstavljena s serijo slik na str. 15 v učbeniku.

V razred prinesemo vzorce elementov in spojin, na primer žveplo, baker, cink, jod, vodo, sladkor, citronsko kislino. Učencem povemo, da so med temi vzorci elementi in spojine.

Vprašamo jih, ali bi znali na osnovi videza razlikovati med elementi in spojinami. Po videzu med elementi in spojinami le težko razlikujemo.

Priporočilo: soli ne pokažemo kot primer spojine, ker ima ionsko zgradbo, ionov pa v tem poglavju še ne obravnavamo. Citronska kislina in sladkor pa tvorita kristale, ki jih gradijo molekule.

Učenci preberejo besedilo Elementi in spojine. Skupaj obdelamo shemo razvrstitve čistih snovi ter opredelimo pojem elementa in spojine. Sestavimo model molekule žvepla in model molekule vode ter poudarimo razliko: molekula elementa (žvepla) je sestavljena samo iz enakih atomov žvepla, molekula spojine (vode) pa je sestav-ljena iz različnih atomov elementov (dveh atomov vodika in enega atoma kisika). Povemo, da so elementi v zbirki še cink, jod in baker. Vsi so sestavljeni iz enakih ato-mov: cink iz atomov cinka, baker iz atomov bakra, jod pa iz molekul joda. Spojini v zbirki sta poleg vode še citronska kislina in sladkor. Molekule citronske kisline in sladkorja so sestavljene iz različnih atomov, tako kot molekula vode.

Priporočilo: sestavimo model molekule citronske kisline in pokažemo, da je sestavljena iz različnih atomov: iz atomov ogljika, kisika in vodika.

Kaj je atom?

Kaj je molekula?

Kaj je velemolekula?

Naštej nekaj primerov za elemente.

Naštej nekaj primerov spojin.

Kakšna je razlika med elementi in spojinami?

Iz koliko atomov je sestavljena molekula žvepla?

Kako je sestavljena molekula vode?

Model citronske kisline


SNOV JE IZ DELCEV

16

Atomi in molekule se gibljejo cilja Učenci: povežejo makroskopsko predstavitev agregatnih stanj z razlago

na ravni delcev;

spoznajo sublimacijo kot prehod iz trdnega v plinasto agregatno stanje.


Učencem pokažemo taljenje ledu in uparevanje vode.

Kocke ledu damo v večjo čašo in počasi segrevamo. Nad čašo držimo večjo suho čašo.

Pazimo, da se ne opečemo, zato čašo, ki jo držimo nad vodno paro, delno ovijemo v kuhinjsko krpo.

Učenci prepoznajo led, vodo in kondenzirano vodno paro; razlikujejo med talje-njem in uparevanjem ter med strjevanjem in kondenzacijo – ponovitev snovi iz 7. razreda.

Ob poskusu ponovimo agregatna stanja in prehode med agregatnimi stanji. Pri tem učence opozorimo tudi na četrto agregatno stanje – plazmo in na možen neposre-den prehod trdnega v plinasto agregatno stanje – sublimacijo.

Z učenci opazujemo gibanje delcev: delce prahu v zatemnjeni učilnici ob snopu svet-lobe. Opozorimo jih na ključno lastnost delcev: gibanje.

Submikroskopska raven: z uporabo modelov (na zgoščenki ali fizičnih modelov) prikažemo zgradbo modela ledu, tekoče vode in vodne pare. Ogledamo si sliko na str. 17 v učbeniku in uvedemo pojma urejenost in gibanje delcev ter pojma pove-žemo z agregatnimi stanji snovi.

Učenci naj si ogledajo film »Sublimacija suhega ledu« na zgoščenki. Pri tem spo znajo, da so različna agregatna stanja značilna tudi za druge snovi.

Če lahko uporabimo gasilni aparat na suhi led (ogljikov dioksid), pripravimo nekaj suhega ledu in prikažimo sublimacijo suhega ledu.

Opozorilo: pazimo, kako ravnamo s suhim ledom, saj ima temperaturo pod –70 °C. Uporabimo debele gumijaste rokavice in zaščitna očala.

Rešimo nalogo 2 v delovnem zvezku.

Naštej agregatna stanja snovi.

Kaj je sublimacija?

Ali led tudi sublimira?

Poznaš morda še kakšne snovi, ki jih uporabljamo doma in sublimirajo?

V katerem agregatnem stanju so delci najbolj in v katerem najmanj urejeni?

Kaj je plazma?

Kaj bi se zgodilo z gibanjem delcev pri temperaturi –273,16 °C?

Kako imenujemo to temperaturo?

Ali jo lahko dosežemo?


17

Osebna izkaznica elementov in spojinSNOV JE IZ DELCEV

cilji Učenci: spoznajo, da so kemiki uvedli simbole za lažje sporazumevanje;

spoznajo, da s simboli označujemo element in hkrati tudi atom elementa;

vedo, da simbole najdejo v periodnem sistemu.


Učenci naj preberejo prvi in drugi odstavek v učbeniku, str. 19. Z vrsto vprašanj pre-verimo, ali so učenci besedilo razumeli, in povzamemo, da so simboli začetne črke latinskih imen za elemente. Poudarimo, da simbol označuje atom elementa ali pa ele-ment. Predstavimo periodni sistem kot shemo, v kateri so simboli za elemente.

Učenci si sami ogledajo preglednico (učbenik, str. 20) in se poučijo, da so izvori imen elementov zelo različni. Poročajo naj o izvoru imena za določeni element v preglednici.

Učence seznanimo s spletno stranjo The Web Elements, http://www.webelements.com/, kjer lahko spoznavajo elemente, njihov videz, izvor imena, odkritje in podobno.

Doma naj rešijo nalogi 3 in 4 v delovnem zvezku.

Od učencev ne zahtevamo, da bi morali poznati simbole vseh elementov: primerno je, da se naučijo simbol za kisik, vodik, dušik, jod, klor, fluor, brom, žveplo in fosfor – vendar naj tudi za te elemente uporabljajo periodni sistem. Učenci naj simbole ele-mentov spoznavajo postopno pri obravnavi posameznih elementov.

Koliko elementov poznamo?

Zakaj ni praktično, da bi elemente označevali kar z njihovimi imeni?

Kakšne znake so najprej uporabljali za označevaje elementov?

Zakaj so prvotno označevanje elementov opustili?

Kaj so simboli in od kod izvirajo?

cilji Učenci: spoznajo, da je molekulska formula zapis za molekulo neke spojine

in hkrati tudi najkrajši zapis spojine;

spoznajo, da zgradbo molekul prikažemo z modeli in da lahko iz modelov razberejo molekulsko formulo;

spoznajo, da niso vse spojine sestavljene iz molekul in da v takšnih primerih formula spojine pove le razmerje med atomi v kristalu.


Učenci si ogledajo sliko molekul kisika na platini (učbenik, str. 21).

Njihovo pozornost usmerimo v to, koliko delcev sestavlja molekulo kisika. Vsaka mole kula kisika je sestavljena iz dveh delcev – atomov. Na tablo zapišemo simbol za element kisik in jih vprašamo, kako bi zapisali molekulo kisika. Ponovimo, da je


18

molekula (slika) sestavljena iz dveh atomov. Povemo jim, da število atomov v mole-kuli vedno pišemo desno spodaj ob simbolu elementa.

Povemo, da smo zapisali molekulsko formulo kisika.

Napišemo še nekaj molekul – molekulo vodikovega klorida, vode in amonijaka. Ana-liziramo njihovo sestavo. Na primer: iz molekulske formule amonijaka, NH3, razbe-remo, da je molekula sestavljena iz treh atomov vodika in enega atoma dušika.

Vprašamo učence, ali bi lahko iz molekulske formule ugotovili obliko molekule. Ugo-tovimo, da tega iz molekulske formule ne moremo razbrati. Povemo jim, da obliko molekule predstavimo z modeli. Postopek določanja oblike molekul je zelo zahte-ven in temelji na uporabi zelo zapletenih instrumentalnih tehnik in seveda na veliki meri intuicije. (Učence opozorimo na zanimivost na strani 13 v delovnem zvezku). Znanstveniki so za svoja odkritja oblik molekul, na osnovi katerih lahko naredimo model molekul, pogosto dobili največje znanstveno priznanje, Nobelovo nagrado.

Učencem pokažemo že sestavljene modele naštetih molekul in jih usmerimo na zgo-ščenko: Interaktivni modeli, Preproste molekule.

Pri uporabi modelov učence opozorimo, da so modeli različnih atomov obarvani samo zaradi nazornosti, da povezave med atomi niso paličice in da so seveda mo deli veliko, veliko večji od pravih molekul. Barva ni lastnost delcev, pač pa snovi. Posa-mezni atomi ali molekule nimajo barve.

Na koncu se še vprašamo: ali so vse spojine sestavljene iz molekul? Učencem pokaže-mo kristal soli, kristal pirita, modre galice, galuna. Povemo, da te snovi niso sestavlje-ne iz molekul. Kuhinjsko sol sicer zapišemo s formulo NaCl, ker pa sol ni sestavljena iz molekul, to ni molekulska, pač pa empirična formula, ki pove le razmerje števila atomov natrija in klora v kristalu.

Učenci skupaj v šoli in doma rešujejo naloge v delovnem zvezku (od 5 do 10). Bistvo teh nalog je, da se naučijo prepoznavati zgradbo molekul iz modelov, da znajo iz mo-dela sklepati na molekulsko formulo, da razumejo pomen molekulskih formul, da razlikujejo med indeksi v formuli in številom, ki označuje število delcev (molekul ali atomov) ter ga pišemo pred formulo. Tako postopoma postavljamo temelje za poznejše urejanje kemijskih enačb.

Koliko atomov je v molekuli Br2?

Koliko atomov je v molekuli S8?

Iz katerih atomov je sestavljena molekula CHCl3?

Kakšna je razlika med zapisom 8 S in S8? Kaj pove prvi in kaj drugi zapis?

Kakšne barve so posamezni atomi kisika? (brez barve)

Kakšne barve so posamezni atomi žvepla? (brez barve)

Sestavi model molekule amonijaka.

Kakšna je razlika med modelom molekule in pravo molekulo?

Ali so vse spojine sestavljene iz molekul?

Kako rečemo formulam, s katerimi zapišemo spojine, ki niso sestavljene iz molekul?


SNOV JE IZ DELCEV

19

Naloge1 Dopolni trditev.

Snov je vse, kar ima ; zavzema in je sestavljena iz

, ki se nenehno . Pri temperaturi –273,16 °C se delci

snovi ne bi več .

Rešitev: maso, prostornino, delcev, gibljejo, gibali

2 Poišči napako v besedilu.

Živa bitja niso sestavljena iz snovi.

Rešitev: Živa bitja so sestavljena iz snovi.

3 O atomih kot gradnikih snovi so prvi razmišljali:

A znanstveniki v 20. stoletju

B stari Slovani (približno 7. stoletje n. š)

C stari Rimljani (približno 1. stoletje n. š.)

Č stari Grki (približno 4. stoletje p. n. š.)

Rešitev: Č

4 Atomov in molekul ne vidimo s prostimi očmi, ker:

A so brez barve

B so premajhni

C nimajo merljivih dimenzij

Č se ne gibljejo

Rešitev: B

5 Dopolni stavka.

Če se svetloba siplje na delcih v raztopini, so ti delci kot delci,

na katerih se svetloba .

Delci v mleku so kot v malinovcu.

Rešitev: večji, ne siplje, večji, delci

6 Katere snovi niso čiste snovi?

a moka

b voda

c kisik

č zrak

Rešitev: a, č

7 Katere snovi so zmesi?

a kalcijev karbonat

b masa za čevapčiče

c kalcij

č morska voda

Rešitev: b in č


20

8 Slike prikazujejo submikroskopsko raven predstavitve zgradbe treh snovi.

a) Katere slike prikazujejo submikroskopsko zgradbo elementa?

b) Katere slike prikazujejo submikroksopsko zgradbo spojine?

c) Katere slike prikazujejo submikroskopsko zgradbo čiste snovi?

č) Katere slike predstavljajo sub-mikroskopsko raven zgradbe zmesi?

Rešitev: a) A in C; b) B; c) A, B, C; č) nobena

9 Dobro si oglej molekulsko formulo spojine C6H12O6 in odgovori na vprašanja.

a) Koliko različnih atomov sestavlja molekulo spojine?

b) Atomi katerih elementov sestavljajo molekulo spojine? Pomagaj si s periodnim sistemom elementov.

c) Koliko je vseh atomov v molekuli spojine?

č) Koliko atomov vodika je v molekuli spojine?

d) Koliko atomov ogljika je v molekuli spojine ?

Rešitev: a) trije; b) ogljik, vodik in kisik; c) 24; č) 12; d) 6

10 Dobro si oglej model molekule na sliki.

Napiši molekulsko formulo te spojine. Najprej navedi simbol za ogljik, nato za vodik in na koncu še za klor.

Rešitev: C3 H6 Cl2


21

11 Oglej si model molekule.

a) Iz koliko različnih atomov je sestavljena molekula?

b) Koliko je vseh atomov v molekuli?

c) Napiši molekulsko formulo.

Rešitev: a) štirih; b) devet; c) C2 H5 NO

12 Kaj pomenijo zapisi?

2 P4

12 Na

3 H2

Rešitev: dve molekuli P4 ; 12 atomov Na; 3 molekule H2


22


Atom in periodni sistem Učbenik � 23–40


poglavja v učbeniku Atom je zgrajen iz manjših delcev Vrstno in masno število Elektronska ovojnica Atomi v periodnem sistemu

V tem poglavju bomo naučili učence, da je vsa snov sestavljena iz majhnih atomov, ki jih ne mo-remo videti s prostim očesom. Spoznali bodo, da so znanstveniki s poskusi pokazali, da so v sa-mem atomu različna območja, v katerih se naha-jajo še manjši delci. Učenci bodo spoznali, da je poznavanje zgradbe atomov snovi bistveno za ra-zumevanje njenih lastnosti. Poglavje je bolj teore-tične narave, tako da ga skušamo čimbolj poeno-staviti in ponazoriti z ustreznimi modeli.

V osnovi lahko razdelimo atom na atomsko jedro in elektronsko ovojnico. Jedro je sestavljeno iz pro tonov in nevtronov, v elektronski ovojnici pa se gib ljejo hitri elektroni. Vsak od delcev v atomu ima določen naboj, atom kot celota pa je navzven električno nevtralen. Zahtevnejši učenci bodo lah ko spoznali tudi osnovne sile, ki delujejo med delci v atomu.

Za atome sta značilni tudi vrstno in masno šte-vilo, ki nam povesta število protonov, elektronov in nevtronov v atomu, torej zgradbo atoma. Kemij-ski element je sestavljen iz samih enakih atomov, ki imajo vsi isto število protonov v jedru in elek-tronov v elektronski ovojnici, torej isto vrstno šte-vilo. Lahko pa se atomi istega elementa razliku-jejo po številu nevtronov v jedru, imajo različna masna števila. V tem primeru rečemo, da obstaja več izotopov tega elementa.

Kemijska spojina je sestavljena iz različnih atomov, ki so med seboj povezani s kemijskimi vezmi. Pri povezovanju atomov imajo ključno vlogo njihovi elektroni.

Za kemika so najbolj zanimive tiste lastnosti ato-mov, ki so odvisne predvsem od zgradbe njihove elektronske ovojnice. Pri tem sta pomembna skup-no število elektronov v atomu in njihova razpore-ditev po lupinah. Elektroni v atomu imajo namreč različno energijo. Rečemo, da so razporejeni po različnih energijskih nivojih v elektronski ovoj ni-ci, ki jim pravimo lupine.

Notranje lupine v atomu so bliže jedru, elektrone v njih jedro močneje privlači. Najbolj so od jedra

oddaljeni zunanji elektroni, ki jim pravimo tudi valenčni elektroni. Ti elektroni najmanj čutijo pri-vlačno silo jedra, zato se najlaže povezujejo z elek-troni drugih atomov, pri čemer nastane kemijska vez. Na splošno ne moremo natančno določiti lege posameznih elektronov znotraj elektronske ovojnice, zato jih pri vizualni predstavitvi ne ri -šemo na krožnicah, ampak to nedoločljivost po -nazorimo s širšim pasom, v katerem se lahko gib-ljejo. V tem je model elektronske ovojnice v tem učbeniku drugačen kot v drugih. Vendar pa je veliko bolj točen – model atoma s krožnicami bo potrebno počasi opustiti. Učenci se bodo s tem podrobneje seznanili šele pri nadaljnjem šolanju, tukaj pa jih bomo mimogrede naučili, da se člo-veške predstave o svetu spreminjajo z vsakim no-vim spoznanjem.

Glede na svojo zgradbo so simboli atomov ele-mentov razporejeni v periodni sistem. Ta je se-stav ljen iz osmih glavnih skupin in sedmih pe-riod. Atomi elementov v isti skupini imajo enako šte vilo elektronov v zunanji lupini, zato so si podob ni po kemijskih lastnostih. Iz položaja ele-menta v periodnem sistemu bodo učenci na kon-cu poglavja znali določiti zgradbo njegovih ato-mov, s tem pa tudi predvideti nekatere njegove lastnosti, na primer značilne reakcije z drugimi atomi.

Na koncu tega poglavja je predstavljen zgodovin-ski pregled razvoja znanja o zgradbi atoma. Raz-voj znanosti v moderni družbi sovpada z odkritji v zvezi z zgradbo atomov. Za vsakim odkritjem ne-kega novega delca atoma stoji neka nova velika ideja oziroma koncept, ki je bodisi teoretičen raz-mislek ali pa nov, še boljši eksperiment. Na tej poti je bilo iznajdenih veliko novih tehnik in in-strumentov v fiziki in kemiji, od katerih je vsaka pomenila tudi nov korak v razvoju celotnega člo-veštva. To znanje pa ni bilo vedno uporabljeno v prid človeštvu, kar dokazujejo tudi grožnje velesil z atomskim orožjem. Zato bomo učence naučili tudi tega, da je za razvoj družbe izredno pomemb-no poznati tako prednosti kot nevarnosti vseh novih odkritij in da je v praksi vedno potreben nek splošni družbeni dogovor.

03 atom in periodni sistem.indd 2203 atom in periodni sistem.indd 22 7/3/2006 11:26:33 AM7/3/2006 11:26:33 AM

23

cilji iz učnega načrta Učenci: spoznajo osnovno zgradbo atoma: jedro in elektronsko ovojnico;

spoznajo pojem izotopa;

spoznajo soodvisnost med zgradbo atoma in sodobnim periodnim sistemom elementov;

spoznajo zgradbo atoma z razvojem človeške družbe.

ključni pojmi


Atom je zgrajen

iz manjših delcev

delci atoma

Atom je večinoma prazen prostor

atom, atomsko jedro, elektronska ovojnica, protoni, nevtroni, masa atoma, elektroni

Atom je navzven električno nevtralen

električni naboj, električno nevtralen atom

Vrstno in masno število

vrstno (atomsko) število, masno število

Izotopi – najbližji sorodniki

izotop

Elektronska ovojnica

elektron, elektronska ovojnica, lupina, energijski nivo, razporeditev elektronov, zunanji (valenčni) elektroni

Atomi v periodnem

sistemu

zgradba elektronske ovojnice, periodni sistem elementov

Period je lahko največ sedem

perioda, lupina

Glavnih skupin je osem skupina, zunanji elektroni

Periodni sistem elementov bomo pri kemiji veliko uporabljali

periodni sistem elementov, zgradba atomov, lastnosti elementov

dodatna literatura za učitelja Atkins, P.W. idr. Kemija, zakonitosti in uporaba. Tehniška založba Slovenije. Ljubljana, 1995.


ATOM IN PERIODNI SISTEM

24

Atom je zgrajen iz manjših delcev cilj Učenci: spoznajo, da je vsa snov sestavljena iz zelo majhnih atomov.


Učencem povemo, da je snov skupek velikega števila atomov. Kot primer navedemo, da je v konici svinčnika približno 20 trilijonov atomov ogljika.

Velika števila si težko predstavljamo. Poskusimo jih ponazoriti z drobljenjem tabletk črnega oglja, ki jih dobimo v lekarni. Ena tabletka tehta 0,25 gramov. Izračunamo lahko, da vsebuje nekaj več kot 10.000.000.000.000.000.000.000 (deset trilijard) ato-mov ogljika. Z nožem jo zdrobimo na vedno manjše delce, dokler ne dobimo prahu. Tudi delčki prahu so še vedno skupki velikega števila atomov elementa ogljika.

Poimenovanje velikih števil si lahko ogledate na slovenski spletni strani: http://sl.wikipedia.org/wiki/Imena_velikih_%C5%A1tevil

Na spletni strani v angleškem jeziku pa si lahko ogledate predstavitev velikih in majh-nih stvari – od vesolja do najmanjšega delca atoma. Obisk zelo priporočam!http://micro.magnet.fsu.edu/primer/java/scienceopticsu/powersof10/index.html

Učencem predstavimo razvoj pojma atoma v stari Grčiji.

cilja Učenci: spoznajo osnovno zgradbo atoma: jedro in elektronsko ovojnico;

spoznajo, da je atomsko jedro sestavljeno iz protonov in nevtronov, v elektronski ovojnici pa se gibljejo elektroni.


Učencem predstavimo zgradbo atoma.

Na tablo narišemo model »brezobličnega« atoma (učbenik, str. 24) in pojasnimo, da modela ne moremo narisati v pravem razmerju, ker je jedro več kot deset tisočkrat manjše od celotnega atoma.

Naš model atoma postaja zdaj konkretnejši. Narišemo model atoma helija (učbenik, str. 25). Pri risanju pazimo, da sta nevtrona v jedru vrinjena med protona (ne smemo narisati na eni strani skupaj oba nevtrona, na drugi pa skupaj oba protona), elektrona pa morata biti narisana v elektronski ovojnici tako, da sta čim bolj vsaksebi. Vzrok za to so sile med delci v atomu, ki jih bomo omenili v nadaljevanju. Pozorni moramo biti tudi na barve posameznih delcev v atomu, ki jih uporabljamo. Protone rišemo rdeče, nevtrone rumeno, elektrone pa vijoličasto. Tako jih bomo označevali tudi vnaprej.

Učence opozorimo, da imajo atomi določeno maso. Masa protona je približno ena-ka masi nevtrona, masa elektrona pa je 1836-krat manjša; rečemo, da je zanemarljivo majhna. Veliko večino mase tako predstavlja atomsko jedro.

V delovnem zvezku rešimo 1., 3. in 4. nalogo. Pri reševanju 4. naloge povemo, da je bil eden izmed najpopularnejših modelov atoma v zgodovini Bohrov planetni mo-del, kjer so elektroni krožili po tirnicah. Danes vemo, da to ni res.

Povežimo zgodovino odkrivanja posameznih delcev v atomu z modeli atoma oziroma s predstavami znanstvenikov o zgradbi atoma (učbenik, str. 40, prvi trije modeli).


25

Kako imenujemo področje v sredini atoma?

Kje se nahaja elektronska ovojnica?

Kateri delci sestavljajo jedro atoma in kateri elektronsko ovojnico?

Kateri delec je najlažji: proton, nevtron ali elektron?

Kje je zbrana večina mase atoma?

Kateri od omenjenih delcev atoma je bil zadnji odkrit?

cilja Učenci: spoznajo, da imajo delci v atomu električni naboj;

spoznajo, da je atom navzven električno nevtralen.


1 Učence opozorimo, da se delci v atomu razlikujejo tudi po drugih lastnostih, ne samo po masi. Tako imajo na primer različen električni naboj: proton ima pozitiven (+1), elektron pa negativen (–1) električni naboj. Nevtroni nimajo naboja.

Učencem povemo, da med delci z naboji delujejo privlačne in odbojne sile. Za pri-mer naj se učenke z daljšimi lasmi počešejo s plastičnim glavnikom tako, da bodo lasje šli pokonci in za glavnikom. Na površini las se je nabral pozitiven električni na-boj. Ker med istoimenskimi naboji (na primer med samimi pozitivnimi ali pa samimi negativnimi naboji) deluje odbojna sila, gredo lasje pokonci, čim dlje drug od dru-gega. Na glavniku se je pri česanju nabral negativni naboj, zato mu pozitivno nabiti lasje sledijo. Med naboji z nasprotnim predznakom, torej med pozitivnimi in nega-tivnimi naboji, namreč deluje privlačna sila.

2 Narišemo model istega atoma kot prej (torej atom helija) in označimo tudi električne naboje posameznih delcev.

Pojasnimo v razpravi, da gre v atomu pravzaprav za kompromis med odbojnimi in privlačnimi silami. (Da vladajo v našem svetu različne sile, vedo učenci že iz prejšnje-ga šolanja, tako da koncept sil ni več nov. Ilustrirajte ta koncept šaljivo s privlačnimi in odbojnimi silami med različnimi ljudmi.) Protoni v jedru imajo pozitiven naboj, zato se odbijajo; jedro bi se »razletelo«, če se ne bi med protone v jedru vrinili nev-troni. Atomsko jedro kot celota ima pozitiven naboj. Na določeni razdalji od jedra se gibljejo elektroni, ki so negativno nabiti, zato so, kolikor je le mogoče, oddaljeni drug od drugega. Elektroni bi lahko odleteli iz atoma, če ne bi bilo privlačne sile, ki deluje med njimi in protoni v jedru.

Naše telo je pravzaprav zbirka pozitivnih in negativnih nabojev.

Pojasnimo, da je atom stabilen takrat, ko je število protonov v jedru enako številu elek tronov v elektronski ovojnici. Rečemo, da je atom električno nevtralen, ker ima enako število pozitivnih in negativnih nabojev. Trditev preverimo na modelu atoma helija (učbenik, str. 26). Rešimo 2., 5. in 6. nalogo v delovnem zvezku.

Naredimo »analizo nabojev« za en atom, na primer za atom ogljika. Ta ima v jedru šest protonov. Narišimo njihove naboje drug zraven drugega:

Nato vprašajmo učence, koliko negativno nabitih elektronov mora biti v atomu oglji-ka, da bo atom navzven električno nevtralen. Povejmo jim še, da en negativni naboj »nevtralizira« en pozitivni naboj. Ko skupaj ugotovimo, da mora biti v atomu ogljika šest elektronov, jih narišimo, in sicer po en elek-tron točno pod vsak proton.

S pokončno črto povežimo po en proton in en elek tron, tako da se razločno vidi, da vsakemu


26

pozitivnemu naboju pripada en negativni. Tako bomo učencem precej laže razložili, kako nastane iz nevtralnega atoma kation ali anion.

Rešimo še 7. nalogo v delovnem zvezku. Učenci naj jasno razločijo naboje v vsakem atomu, naj jih imajo možnost prešteti in ugotoviti, da je atom navzven res električno nevtralen. Učenci naj si vloge tudi zamenjajo.

Kakšen je naboj posameznih delcev v atomu?

Kakšen je skupni naboj atomskega jedra?

Kakšen je naboj elektronske ovojnice?

Kdaj pomeni, da je atom električno nevtralen?

Koliko elektronov je v atomu, ki ima v jedru tri protone?



27

Vrstno in masno število cilji Učenci: spoznajo, da je za vsak atom (element) značilno točno določeno

število protonov v njegovem jedru, s tem pa tudi število elektronov v ovojnici;

se naučijo, da imenujemo število protonov v jedru atoma vrstno število oziroma atomsko število Z, ki ga napišemo levo spodaj pri simbolu za atom;

se naučijo, da imenujemo vsoto števila protonov (Z) in nevtronov (N) v jedru atoma masno število A.


Z učenci pregledamo slike v učbeniku (str. 27) in preštejemo, koliko protonov imajo atomi vodika, ogljika in aluminija. Učence vprašamo, koliko elektronov mora biti v vsakem od teh atomov, da bo električno nevtralen. S tem jih navajamo na štetje del-cev v atomih. Če je v jedru atoma šest protonov in šest elektronov v elektronski ovoj-nici, potem je to atom elementa ogljika. Tako so sestavljeni vsi atomi tega elementa.

Za doslej narisane atome vodika, ogljika, helija in aluminija zapišemo vrstna števila levo spodaj pri vsakem simbolu.

Poudarimo, da nam vrstno število atoma že veliko pove o njegovi zgradbi, saj po-znamo število protonov v njegovem jedru, s tem pa tudi število elektronov v njegovi elektronski ovojnici.

Učenci naj preštejejo še nevtrone v jedrih atomov, ki so narisani na teh slikah. Za vsa-kega od teh atomov naj zapišejo število protonov Z in nevtronov N. Masno število A atoma dobijo tako, da seštejejo Z in N: A = Z + N. To število naj potem zapišejo levo zgoraj za vsak atom, ki smo ga doslej omenili: H, He, C in Al. Levo spodaj ob teh sim-bolih smo že zapisali število protonov Z.

Opozorimo, da je atom vodika edini, ki nima v jedru nobenega nevtrona. V skladu z razlago o silah v atomu in vlogi nevtronov jih tudi ne »potrebuje«, ker ima samo en proton v jedru.

Poudarimo, da je masno število atoma tudi merilo za maso atoma. Čim večje je, tem večja je vsota števila protonov in nevtronov, in s tem masa atoma. Zgoraj zapisane atome H, He, C in Al razvrstimo po masi. Veliko večino mase atoma predstavlja masa protonov in masa nevtronov v jedru, elektroni pa imajo zanemarljivo majhno maso.

Učence opozorimo, da če poznamo vrstno in masno število atoma, lahko ugotovimo njegovo zgradbo. Za vajo naj učenci za nekaj primerov atomov (npr. fosfor, kisik, baker) iz vrstnega in masnega števila izračunajo število protonov, nevtronov in elek-tronov v atomu.

Povedo naj tudi, kje v atomu se ti delci nahajajo.

Ob tem učence opozorimo, da še zdaleč ni nujno, da je v jedru enako število pro-tonov in nevtronov – včasih je tako (npr. pri kisiku), včasih pa ne (npr. pri fosforju). Da je število protonov nekega atoma vedno enako številu nevtronov v jedru, je lahko primer napačnega razumevanja zgradbe atomskega jedra. Zato poudarimo, da ni nuj-no tako. Učenci naj računajo tudi v nasprotni smeri: iz števila posameznih delcev naj izračunajo vrstno in masno število atoma in ju zapišejo ob simbolu.

Rešimo naloge v delovnem zvezku (DZ 8 ,

9 , 10 ,

11 , 12 ).


28

Koliko protonov imajo v svojih jedrih atomi elementa helija? Če bi bili v jedru na primer trije protoni, ali bi to še bil atom helija?

Koliko protonov ima v svojem jedru atom, ki ima vrstno število Z = 8?

Koliko elektronov je v elektronski ovojnici tega atoma?

Koliko protonov in koliko nevtronov je v jedru atoma ogljika? Koliko elektronov ima ta atom v elektronski ovojnici?

Masno število atoma aluminija je 27 in atoma ogljika 12. Kateri atom ima večjo maso?

Kakšna je zgradba atoma 16 8 O in atoma 35

17 Cl ? Napiši število posameznih delcev v obeh atomih in vsakič navedi tudi, kje se nahajajo.

cilj Učenci: spoznajo pojem izotopa.


Atomi istega elementa imajo lahko različno število nevtronov v jedru – rečemo, da so to izotopi tega elementa. Opozorimo, da se izotopi nekega elementa nahajajo na istem mestu v vrsti elementov, kjer so razvrščeni po številu protonov (učbenik, str. 27), in da imajo enako število elektronov.

To ilustrirajmo z ogljikom, ki ima tri izotope. Za vsakega posebej izračunajmo število protonov, nevtronov in elektronov.

Opomnimo, da ima med izotopi nekega elementa največjo maso tisti, ki ima naj-večje masno število. Od izotopov ogljika je to na primer 14

6 C (glej karikaturo, str. 28).

Povemo, da v naravi najdemo elemente, ki so zmes njihovih izotopov. Ko rečemo na primer element baker, pomeni to v resnici kovino, ki jo najdemo v naravi kot zmes dveh izotopov: 69,2 % je 63

29 Cu, 30,8 % pa 6529 Cu.

Rešimo naloge v delovnem zvezku (DZ 13 ,

14 , 15 ,

16 ).

Dodatni nevtroni lahko povzročijo nestabilnost jeder, v katera se vrinejo (»gneča«). Največja gneča je v jedru tistega izotopa, ki ima največje masno število, in s tem naj-večje število nevtronov v jedru, zato je najmanj stabilen in razpada, pri čemer nasta-nejo stabilnejša jedra (radioaktivni razpad). Sprošča se tako imenovano ionizirajoče sevanje, ki je v prevelikih količinah smrtno nevarno za vsako življenje.

Rešimo nalogo 17 v delovnem zvezku.

V čem sta si enaka in v čem se razlikujeta izotopa 6329 Cu in 65

29 Cu?

Kateri od izotopov elementa ogljika ima največ nevtronov v jedru?

cilja Učenci: spoznajo eno največjih znanstvenic v zgodovini;

spoznajo, da so lahko posledice neodgovornega ravnanja politike z znanstvenimi dognanji strahotne.


Tukaj povežemo dosedanje znanje z zgodovino. Predstavimo poljsko znanstvenico Marie Curie. Njen prispevek na področju znanosti je neprecenljiv. Učenci lahko pri-pra vijo krajšo seminarsko nalogo o življenju in delu te znanstvenice. Tudi sicer poudarimo tiste lastnosti znanstvenikov, ki so prispevale k družbenemu ugledu znanosti, če je to le mogoče. V modernih časih so etična vprašanja znanosti zelo pomembna,


29

zato navajamo učence na kritično mišljenje. Literatura v zvezi s tem je na voljo v knjiž-nicah in na spletu. Pogledamo lahko zanimivo spletno stran v angleškem jeziku: http://www.cartage.org.lb/en/themes/Biographies/Categories/Scientists//mainpage.htm

Povemo, da se ljudje vsakodnevno srečujemo z radioaktivnim razpadom: nekateri izo topi v našem telesu razpadajo; na soncu, ki nas greje, poteka jedrska reakcija, neka tere vrste preiskav in zdravljenja v medicini potekajo z radioaktivnimi izotopi (učbenik, str. 30), energijo, ki se sprosti ob cepitvi atomskih jeder, pa izkoriščamo za pridobivanje električne energije v jedrskih elektrarnah (učbenik, str. 31) itn. Ome-nimo, da gre za zapleteno tehnologijo in da se lahko zgodijo tudi nesreče (Černo-bil 1986).

Učence opozorimo, da se na žalost včasih znanje uporablja tudi v nečastne namene (atomska bomba, uporaba radioaktivnega streliva zavezniških sil v Iraku in še prej na Balkanu …).

Kot dodatno aktivnost predlagam neobvezne seminarske naloge, ki bodo kritično obravnavale uporabo izotopov in jedrske energije v modernih časih. Vse potrebne podatke najdete na spletu.

Ali poznate kakšen sodoben primer moralno vprašljive uporabe jedrske energije?

Katera poljska znanstvenica je ena najbolj zaslužnih na področju kemije?

Kje v Sloveniji obratuje jedrska elektrarna?



30

Elektronska ovojnica cilji Učenci: spoznajo, da lahko samo približno napovemo, kje se nahajajo

elektroni v elektronski ovojnici;

spoznajo, da so elektroni v elektronski ovojnici razporejeni po lupinah;

spoznajo, da imajo elektroni v posameznih lupinah (energijskih nivojih) drugačno energijo;

se naučijo, da se atomi med seboj povezujejo s pomočjo zunanjih elektronov.


1 Učencem povemo, da elektroni v elektronski ovojnici niso kjerkoli, ampak je nji hovo gibanje omejeno. Elektroni se ne nahajajo na istem območju (kot nekakšen roj čebel na primer levo od jedra, kar lahko tudi narišemo na tablo za boljšo predstavo), ker se med sabo odbijajo.

Z učenci si ogledamo slike modelov atomov z jedrom in elektronsko ovojnico v učbe-niku na strani 32. Takoj jih opozorimo, da so to le modeli atomov in da so nepopolni.

Na levi sliki je krogelni model atoma. S tem modelom učence navajamo na to, da je atom tridimenzionalen, in da je zato predstavitev s kroglo še najbolj ustrezna.

Na desni sliki je model elektronske ovojnice predstavljen dvodimenzionalno. Ker smo pri risanju v zvezke omejeni na dve dimenziji, je tak način predstavitve atoma najprimernejši. Učencem pojasnimo, da dobimo dvodimenzionalni model atoma tako, da tridimenzionalnega prerežemo na pol, prerez pa gledamo s ptičje perspek-tive, to je od zgoraj navzdol (podobno vidimo, ko prerežemo čebulo na pol ali ko opazujemo prerezano drevesno deblo z letnicami).

Učenci naj narišejo model elektronske ovojnice z več lupinami.

Opozorimo, da so lupine obarvane temneje in namenoma široko narisane. S tem pouda rimo, da se posamezen elektron ne giblje po neki natančno določeni črti (kro-ž nici), ampak znotraj širše lupine gor in dol ter levo in desno, vendar ostaja v isti lupini. S svetlejšo barvo je narisano tisto območje med lupinami, kjer je verjetnost, da najdemo elektrone, zelo majhna; tam elektronov praktično ni.

Takšen model veliko bolj natančno ponazarja zgradbo atoma kot klasični (Bohrov) model s krožnicami.

Čeprav je Bohrov model s krožnicami lažji za risanje in tudi za razlago, ni točen, saj bi morali biti elektroni zaradi izgubljanja energije pri kroženju vse bližje jedru. Poskusi pa kažejo, da so v resnici v elektronski ovojnici. Zato bomo morali Bohrov model atoma v šolah počasi opustiti. Lahko pa ga kot zanimivost narišemo na tablo.

Učenci se morajo zavedati, da je tudi model s širšimi pasovi še vedno pomanjkljiv. Vsak elektron se namreč nahaja kjerkoli, kar pa je težko predstaviti z modelom. To je dobra priložnost, da učence navajamo na omejitve pri risanju modelov, ki pa jih kljub temu potrebujemo.

2 Z učenci si ogledamo modele elektronskih ovojnic helija, ogljika in aluminija na stra-ni 32. Elektroni so narisani s pikicami. Skupaj z učenci opazujemo slike in jih opozo-rimo na pomembne ugotovitve: • različni atomi imajo različno število elektronov, zato imajo tudi različno število

lupin; • lupine so različno oddaljene od jedra;


31

• posamezne lupine vsebujejo le določeno število elektronov;• razporeditev elektronov (elektronska konfiguracija) v atomu navedemo tako, da

zapišemo število elektronov v vsaki lupini in jih ločimo z vejico, na primer C 2,4.

Učenci naj narišejo model elektronske ovojnice in elektrone za nekaj elementov. Zapi šejo naj tudi elektronsko razporeditev.

Pri risanju modelov učence opozorimo, da lupine rišemo le, če so vsaj deloma napol-njene. Če v lupinah ni elektronov, lupin ne narišemo. Okrog jedra atoma ogljika ne moremo narisati treh lupin, če ima atom ogljika elektrone le v prvi in drugi lupini. Pri risanju pazimo tudi na relativne velikosti delcev.

Učenci naj rešijo naloge v delovnem zvezku (DZ 18 ,

19 , 20 ).

3 Z učenci podrobneje preučimo razporeditev elektronov za prvih 20 elementov (pre-glednica na strani 33). Če je mogoče, jo prikažemo z grafoskopom ali projektorjem. Skupaj z učenci ugotavljamo podobnosti in razlike, kar je še posebej pomembno za razumevanje periodnega sistema elementov in povezovanja atomov:• atomi imajo različna števila elektronov;• vrstno število narašča za ena, kar se vidi v tretji koloni; v tem vrstnem redu nara-

šča torej število protonov in elektronov za ena, kar lahko nazorno vidimo v zadnji koloni;

• nekateri atomi imajo isto število lupin;• nekateri atomi imajo isto število elektronov v zadnji (zunanji) lupini, ki je najbolj

pomembna; • pozorni smo na to, kako se polnijo posamezne lupine atomov;• nekateri atomi imajo zunanjo lupino polno elektronov; pri heliju je to že kar prva,

v kateri ima dva elektrona;• polna lupina elektronov pomeni, da je takšen atom zelo slabo reaktiven – žlahtni

plini.

V tej preglednici je razporeditev elektronov le za prvih dvajset atomov oziroma ele-mentov. Za atome z večjim vrstnim številom je polnjenje lupin bolj zapleteno in ga ne bomo obravnavali. Zaenkrat ostanimo pri tem, da je tudi v tretji lupini največ osem elektronov.

Učenci naj rešijo naloge v delovnem zvezku (DZ 21 ,

22 , 23 ).

4 Elektroni imajo v posameznih lupinah (energijskih nivojih) drugačno energijo.

Elektrona v prvi lupini sta jedru najbližja, zato ju jedro s protoni najmočneje privlači. Elektroni v drugi lupini že manj čutijo privlačno silo jedra, v tretji še manj in tako na-prej. Zato se atomi med sabo vedno povezujejo z elektroni v zadnji (zunanji) lupini, ki so od jedra najbolj oddaljeni.

Učenci naj naredijo »živ« model atoma litija. Trije učenci naj tesno stopijo v sredino; to so protoni. Okrog njih naj se čim bolj vsaksebi postavita dva učenca; to sta elektro-na v prvi lupini litija, ki naj si s protoni podata roke. Tretji učenec, to je tretji elektron, je v drugi lupini, ki je od jedra bolj oddaljena, zato ga protoni v jedru manj privlačijo, manj ga lahko zadržijo; to pokažite s tem, da trije protoni v jedru stegujejo roke, ven-dar morajo obdržati in hkrati seči mimo prvih dveh elektronov, zato se jim tretji laže »izmuzne«. Takšna slika seveda ni popolnoma ustrezna, vendar pa je vseeno dovolj nazorna. Uporabite jo lahko tudi pri ilustraciji povezovanja atomov z zunanjimi elek-troni v naslednjem poglavju.

O zgradbi elektronske ovojnice boste našli veliko informacij na spletni strani:http://science.howstuffworks.com

Izračuni za vodikov atom so pokazali, da se elektron giblje okrog jedra s hitrostjo okrog 2200 kilometrov na sekundo. To se sliši veliko, vendar je še vedno manj kot 1 % svetlobne hitrosti.


32

Ali poznamo natančne lege elektronov v elektronski ovojnici?

Kaj je lupina?

Koliko elektronov je v prvi lupini atomov helija, ogljika in aluminija? Koliko lupin imajo ti atomi?

Koliko elektronov je največ lahko v prvi in koliko v drugi lupini?

V koliko lupin bi razporedili pet (petnajst) elektronov?

Kateri atomi imajo isto število lupin?

Kaj imata skupno atoma kisika in dušika?

Kateri atomi imajo isto število elektronov v zadnji lupini? Kateri atomi imajo zunanjo lupino polno elektronov?

Zakaj se atomi med seboj povezujejo predvsem z elektroni v zunanji lupini?



33

Atomi v periodnem sistemu cilji Učenci: spoznajo, da lahko atome glede na njihovo zgradbo sistematično

razvrstimo v periodni sistem;

spoznajo, da imajo nekateri atomi enako število lupin, nekateri pa enako število elektronov v zunanji lupini;

spoznajo, da so v isti periodi tisti atomi elementov, ki imajo enako število lupin;

spoznajo, da so v isti skupini periodnega sistema tisti atomi, ki imajo enako število elektronov v zunanji lupini svoje elektronske ovojnice.


1 Učence navajamo na to, da tudi v znanosti, tako kot v vsakodnevnem življenju, vedno poskušamo najti nek način, kako svoja spoznanja urediti v sistem. Zato stvari raz vr-šča mo glede na skupne značilnosti in lastnosti (avtomobile razvrščamo v nižji, sred-nji in višji razred glede na njihovo moč, ceno in proizvajalca, učence razvrščamo glede na znanje na odlične, prav dobre, dobre itn., drevesa razvrščamo na listnata in iglasta, nekaj pa jih je tudi nekje vmes …).

Atome elementov razvrščamo glede na zgradbo njihove elektronske ovojnice v sku-pine in periode. Takšni razvrstitvi rečemo periodni sistem elementov.

Smiselno je, da pri obravnavi tega poglavja učence postopno privedemo do tega, da sami narišejo periodni sistem elementov. Ta je namreč eden najbolj imenitnih in naj-lepših konceptov v naravi.

2 V nadaljevanju bomo podali predlog, kako učence voditi do tega.

Učenci naj si še enkrat pogledajo preglednico v učbeniku na strani 33. V razpravi naj ugotovijo, kaj imajo skupno atomi različnih elementov. V preglednici sta dva atoma elementov, ki imata samo eno lupino. Osmim atomom se polni druga lupina, ker imajo prvo že polno. Šele zadnji od teh ima osem elektronov v zunanji lupini, torej je polna. Osmim atomom v preglednici se polni tretja lupina, ker imajo prvi dve lu-pini že polni. Šele zadnji od teh ima osem elektronov v tretji lupini, torej je polna.

Litij in ogljik imata oba dve lupini. V prvi lupini imata oba po dva elektrona, torej je polna. Druga lupina je zunanja lupina pri obeh atomih. V tem sta si oba atoma po-dobna. Vendar pa ima litij v zunanji lupini en elektron, ogljik pa štiri; v tem sta si raz-lična. Podobno število elektronov v zunanji lupini kot litij imata še natrij in kalij, ki pa imata večje število lupin …

Učenci naj zapišejo simbole za prvih dvajset elementov v ravno vrsto. Pri tem bodo ugotovili, da jim zmanjka strani zvezka. Povejmo jim, da je vseh elementov v resnici več kot sto deset in da jih ne moremo drugače zapisati v ravno vrsto, kot da se vsakič na robu lista pomaknemo v novo vrstico. Na podoben način je organiziran tudi periodni sistem elementov – v več vrst, ki jim pravimo periode.

3 V tem zapisu atomov elementov naj zdaj spoznajo, da pišemo v periodnem sistemu elementov v isto vrsto (periodo) atome z enakim številom lupin, in sicer po narašča-jočem številu elektronov (vrstno število atoma). Učenci naj glede na to pravilo znova zapišejo prvih dvajset atomov, v vsako vrstico drug pod drugega.

Skupaj poglejmo napisano: atomi v drugi in tretji ravni vrstici (periodi) so lepo na-pisa ni drug pod drugim: natrij pod litijem, magnezij pod berilijem, žveplo pod


34

kisikom itn. Skupaj ugotovimo, kaj povezuje te pare atomov: to je enako število elek-tronov v njihovih zunanjih lupinah. Bodimo pozorni na to, da sta tudi vodik v prvi vrstici (periodi) in kalij v četrti zapisana v skupino atomov z enim elektronom v zuna-nji lupini. Kalcij v četrti vrstici je prav tako zapisan pod atoma berilija in magnezija, je torej v isti skupini kot oba z dvema elektronoma v zunanji lupini itn.

Na ta način si lahko učenci sami ustvarijo sistem, po katerem so razvrščeni atomi v periodnem sistemu.

Učence še posebej opozorimo, da so v istih navpičnicah (skupinah) na listu napisani tisti atomi, ki imajo enako število elektronov v zunanji lupini!

Ostal je še atom helija, ki je trenutno zapisan nad berilij, kar pa seveda ne drži. Učen-ce zdaj poučimo, da vedno, ko je v zunanji lupini nekega atoma osem elektronov, naslednji atom preide v novo vrsto (periodo). Na koncu vsake periode je torej atom, ki ima polno zunanjo lupino. Zato tudi atom helija, ki ima dva elektrona v zunanji lupini (ta je pri tem atomu že kar prva) in je s tem polna, napišemo nad tiste atome, ki imajo polne zunanje lupine: Ne in Ar, ki sta v osmi skupini.

4 Učencem povemo, da so s položajem atomov elementov v skupini povezane njihove lastnosti (npr. reaktivnost), ki jih bomo obravnavali pozneje.

Tukaj učence opozorimo, da je atom elementa vodika sicer v prvi skupini, vendar pa tja ne spada povsem, ker so v njej same kovine.

Poudarimo tudi, da naj bi bilo vrstno število v periodnem sistemu zapisano pod sim-bolom za atom vsakega elementa. Včasih srečamo periodni sistem, kjer je vrstno šte-vi lo zapisano nad simbolom ali levo od njega. Učencem povemo, da bodo vrstno število atoma v periodnem sistemu vedno prepoznali po tem, da narašča za eno od leve proti desni.

Katerima atomoma iz preglednice se polni prva lupina?

Kateri atomi imajo tri lupine, od tega prvi dve že polni?

V čem so si glede na svojo zgradbo podobni in v čem različni atomi berilija, dušika, magnezija, žvepla in kalcija?

Kateri atomi elementov se nahajajo v drugi periodi? Naštej jih po narašča jočem vrstnem številu.

Kaj imajo skupnega atomi elementov iz tretje periode?

V čem sta si glede na razvrstitev podobna in v čem različna atoma kalcija in magnezija?

Kaj je odločilno pri razvrščanju atomov v skupine?

Kateri atomi so v osmi skupini in zakaj?

Koliko elektronov imajo atomi tretje skupine v zunanji lupini?

Zakaj se atoma elementov fluora in klora nahajata v sedmi skupini?

Kje pri simbolu za atom je zapisano vrstno število? Opozorimo, da je včasih v kakšnem periodnem sistemu tudi drugače, na primer vrstno število zgoraj ipd.

cilji Učenci: spoznajo, kako je nastal periodni sistem;

spoznajo, kako uporabljamo periodni sistem elementov;

spoznajo, da se modeli oziroma predstave o stvareh spreminjajo, kot to kaže razvoj modela atoma skozi zgodovino.


35


Učencem predstavimo Mendelejeva, avtorja periodnega sistema. Rešimo naloge v delov nem zvezku (od 24 do 33).

Na zgoščenki si ogledamo animacijo polnjenja lupin (26). Bodite pozorni na veliko-sti atomov.

Skupaj z učenci rešimo nalogo 34. Namenjena je ponavljanju, vse naloge tega tipa pa naredimo tako, da povemo pri nepravilnih trditvah tudi pravi odgovor. Rešimo tudi nalogo 35.

Učencem omenimo, da so atomi različno veliki, kar je odvisno od števila delcev v njih.

Z učenci naredimo nalogo 36.

Učenci se morajo naučiti brati periodni sistem elementov. Učencem povemo, da lah-ko iz periodnega sistema ugotovimo zgradbo atoma nekega elementa, s tem pa tudi njegove značilne lastnosti. Poudarimo, da se bomo k periodnem sistemu vedno znova vračali, že v naslednjem poglavju, ko bomo govorili o ionih, pri obravnavanju povezovanja atomov …

Rešimo še preostale naloge v delovnem zvezku (od 37 do 41).

Igro 39 lahko izvedemo tako, da bo za zmagovalca tudi kakšna konkretna nagrada, na primer odlična ocena ali lovorov venec. Nalogi 40 in 41 sta nekoliko zahtevnejši – name njeni sta uvajanju v naslednje poglavje o povezovanju delcev.

Zgodovinski pregled razvoja modela atoma (učbenik, str. 40) je namenjen tudi temu, da se učenci vseskozi zavedajo, da je za vsak razvoj in spoznanje potreben čas. Na ta čas pa vplivajo ne samo strokovnost posameznih znanstvenikov, ampak tudi druž-bena klima in družbeni razvoj v posameznem obdobju.

Ogledamo si lahko zanimive spletne naslove: http://www.sciencemuseum.org.uk/exhibitions/exhibitions.asphttp://science.howstuffworks.com/atom.htmhttp://www.webelements.com/http://particleadventure.org/particleadventure/

V katerem stoletju je nastal periodni sistem D. Mendelejeva?

Atom elementa aluminija se nahaja v periodnem sistemu na položaju številka 13. Kako je zgrajena elektronska ovojnica tega atoma? Koliko protonov ima v jedru?



36

Naloge1 Dopolni.

Vsak atom je navzven električno nevtralen. To pomeni, da mora biti v atomu število

protonov (vsak od teh ima električni naboj +1) enako številu

elektronov (vsak elektron ima električni naboj –1). Nevtroni

nimajo električnega naboja.

Atom vodika ima v jedru en proton z nabojem +1. Zato ima v elektronski ovojnici en elektron z nabojem –1. Tako se naboja izničita, saj je njun seštevek nič:

električni naboj enega protona + električni naboj enega elektrona = (+1) + (–1) = 0.

Atom vodika je tako navzven električno . To pomeni, da kot celota atom navzven nima naboja oziroma je njegov skupni naboj enak nič. Isto velja za vse atome.

Rešitev: en pozitiven, en negativen, nevtralen

2 V jedru atoma elementa srebra – Ag najdemo 60 nevtronov, v elektronski ovojnici pa 47 elektronov. Izračunaj atomsko in masno število za ta element. Zapiši simbol elementa in ob njem označi obe števili.

Podobno naredi tudi za element volfram – W, ki ima v jedru 110 nevtronov in v elektronski ovojnici 74 elektronov.

Rešitev: 10747 Ag, 184

74 W

3 Kaj lahko poveš o zgradbi naslednjih atomov: 2010 Ne, 55

25 Mn, in 197 79 Au?

Rešitev: atom 2010 Ne ima 10 protonov, 10 elektronov in 10 nevtronov; atom 55

25 Mn ima 25 protonov, 25

elektronov in 30 nevtronov; atom 19779 Au ima 79 protonov, 79 elektronov in 118 nevtronov.

4 Znanstveniki so ugotovili, da so atomi s parnim številom protonov in nevtronov v jedru bolj stabilni od tistih z neparnim številom. Takšni so na primer atomi, katerih vrstno število je 2, 8 in 20. Atomi katerih elementov so to in kaj lahko na osnovi tega poveš o njihovi zgradbi?

Rešitev: To so atomi helija He, kisika O in kalcija Ca. Helij ima dva protona v jedru

in dva elektrona v elektronski ovojnici (opomba: ima tudi dva nevtrona, čeprav tega

učenci tukaj ne morejo uganiti). Atom kisika ima 8 protonov v jedru in 8 elektronov

v ovojnici, atom kalcija pa 20 protonov v jedru in 20 elektronov v ovojnici.

5 Dopolni.

V elektronski ovojnici se z elektroni najprej polni lupina, ki je najbližja

jedru atoma. V njej sta lahko največ elektrona. Ko je prva lupina polna,

se z naslednjimi elektroni polni lupina, ki je dlje od jedra. V drugi lupini

je lahko največ elektronov. Zadnji lupini v atomu rečemo zunanja lupina.

Obstajata samo dva atoma, pri katerih se polni le prva lupina. To sta vodik, ki ima

svoj elektron v prvi lupini, in helij, ki ima elektrona v prvi lupini. Pri obeh

atomih je prva lupina hkrati tudi zunanja. V atomu helija je s tem zunanja lupina

polna. Takšen atom je zelo stabilen.

Rešitev: prva, dva, druga, osem, dva


37

6 Na voljo imaš skrajšan zapis elektronske konfiguracije za tri atome: N 2,5; Si 2,8,4 in K 2,8,8,1. Za vsakega določi število protonov v jedru in skupno število elektronov v elektronski ovojnici. Nariši posamezni atom z elektronsko ovojnico in razporedi elektrone v lupine. Posebej navedi število elektronov v zunanji lupini vsakega atoma.

Rešitev: dušik 7 protonov, skupno 7 elektronov, 5 v zunanji lupini;

silicij 14 protonov, skupno 14 elektronov, 4 v zunanji lupini;

kalij 19 protonov, skupno 19 elektronov, eden v zunanji lupini

7 Kaj lahko poveš o zgradbi jedra in elektronske ovojnice atoma, ki je v periodnem sistemu pod številko 15?

Rešitev: To je fosfor. Ima 15 protonov in 15 elektronov, ki so razporejeni v tri lupine,

zato je v tretji periodi. V tretji (zunanji) lupini ima 5 elektronov, zato je v peti skupini.

8 Kaj imata skupnega in v čem se razlikujeta atoma, ki ju najdeš v periodnem sistemu na mestih 5 in 13?

Rešitev: To sta bor B in aluminij Al. Imata isto število elektronov

v zunanji lupini (5), vendar različno število lupin in različno število

elektronov (bor 5, aluminij 13, kolikor je tudi njuno število protonov v jedru).

9 Dopolni.

Na položaju številka osem v periodnem sistemu najdemo atom elementa .

Položaj številka osem pomeni, da ima atom tega elementa v svojem jedru

protonov in v elektronski ovojnici prav toliko, to je elektronov. Element

se nahaja v periodi in v skupini periodnega sistema.

V periodi je zato, ker so njegovi elektroni razporejeni v dve lupini.

Prva lupina je polna, v njej sta elektrona. Preostalih elektronov

se nahaja v lupini, ki je tudi njegova zunanja.

Ta element se nahaja v skupini periodnega sistema zato, ker ima

v zunanji lupini elektronov.

Položaj tega elementa je bolj na desni strani periodnega sistema, kjer so nekovine.

Element je reaktiven plin. V isti skupini se nahaja še na primer atom

elementa .

Rešitev: kisika, 8, 8, drugi, šesti, drugi, dva, šest, drugi, šesti, 6, kisik, žvepla

10 Projekt za zahtevnejše učence.

Ta naloga bo povezala odkritja nekaterih delcev v atomu z družbenimi razmerami v tistem času.

Elektroni so bili odkriti na prelomu iz 19. v 20. stoletje. To je bilo obdobje pospe-šenega tehničnega napredka, počasi se je približevala tudi prva svetovna vojna.

Učenci naj poskusijo prek literature in spleta najti, katera druga znanstvena in tehnična odkritja so se pojavila v tem obdobju in kakšna je bila družbena situacija, predvsem v prostoru, kjer živimo (Evropa).

Nevtron je bil odkrit leta 1932.

Vprašanja so podobna kot v prejšnjem primeru, le da je tokrat poudarek na približevanju druge svetovne vojne in razvoju novih, še strašnejših orožij.

Izsledke svojega dela lahko predstavijo v obliki krajšega eseja ali ustnega seminarja, na primer z naslovom »Vpliv odkritja nevtrona na razplet druge svetovne vojne« in podobno.


38


Povezovanje delcev Učbenik � 41–56


poglavja v učbeniku Raznolikost snoviIonska vezKovalentna vez

V tem poglavju se bomo najprej vprašali, kaj je razlog za tako veliko raznolikost snovi v naravi. Učen ci bodo na osnovi različnih primerov spozna-li, da je vzrok za tolikšno raznolikost v velikem številu možnih povezav med atomi posameznih elementov. Povezave med atomi so možne s ke-mijskimi vezmi, pri tem nastajajo snovi, ki imajo nižjo energijo. Poznamo različne načine povezo-vanja delcev oziroma tvorbe kemijskih vezi, kot temu rečemo v kemijskem jeziku. Delci se med seboj povezujejo z ionskimi, kovalentnimi oziro-ma kovinskimi vezmi.

Uvodoma torej moramo stopiti v svet, poln raz-nolikosti, in poudariti, da je vse, kar vidimo in za-znavamo z našimi čutili, svet delcev in njihovih povezav. Omenimo, da je danes poznanih več kot 27 miljonov različnih spojin. Številne med njimi nam omogočajo in močno lajšajo naše življenje. Tako veliko število spojin, ki so sestavljene le iz 92 različnih elementov, ki jih najdemo v naravi, lahko dosežemo le na en način, to je z velikim šte-vilom različnih medsebojnih povezav istovrstnih delcev. Sklenemo, da zdaj poznamo razlog, zakaj so čebele drugačne od pikapolonic, opice od lju-di, voda od sladkorja ter nenazadnje, da je danes na razpolago veliko število različnih zdravil, ki vsa kodnevno rešujejo življenja.

V nadaljevanju učencem povemo, da jim bomo predstavili različne možne povezave med atomi elementov, podrobneje pa bomo razložili ionsko in kovalentno vez.

Ponovili bomo, da pri povezovanju atomov igrajo ključno vlogo njihovi (zunanji) elektroni. Učenci se bodo naučili, kako nastanejo ioni, spoznali

bodo nastanek ionske vezi in omenili jim bomo nekatere ionske kristale. V nadaljevanju bodo spo znali nekatere primere ionskih in kovalentnih spojin ter se naučili razlikovanja med ionskimi in kovalentnimi spojinami. Skupaj z učiteljem bodo ugotovili, kako se kovalentne in ionske spojine razlikujejo tudi po nekaterih osnovnih fizikalnih in kemijskih lastnostih.

Učenci naj nato spoznajo nastanek kovalentne vezi in nastanek skupnega ali veznega elektron-skega para ter se naučijo pisanja nekaterih osnov-nih primerov kovalentnih molekul z enojno, dvojno in trojno vezjo. Poleg pisanja enostavnih formul spojin se srečajo še z različno pro storsko razporeditvijo atomov (obliko molekul), se nau-čili risanja strukturnih formul nekaterih eno stav-nih molekul spojin ter tako razvijali svojo prostor-sko predstavo. Spoznali bodo, da so vezi med atomi v molekulah lahko polarne ali nepolarne. Glede na razporeditev naboja v molekulah pa so kovalentne molekule lahko polarne ali nepolar-ne. Za utrditev različnih oblik molekul, ki so jih učenci spoznali, je ob koncu podpoglavja pre-glednica, ki sistematično prikazuje smiselno po-vezavo med številom veznih in neveznih elek-tronskih parov centralnega atoma v molekuli ter obliko molekule, pri čemer upošteva še podatke o polarnosti molekule oziroma polarnosti vezi med atomi v izbrani molekuli.

Na koncu poglavja so orisani nekateri temeljni kriteriji za razlikovanje med ionsko in molekul-sko zgrajenimi snovmi s prikazom nekaterih last-nosti ionsko in molekulsko zgrajenih snovi, ki smo jih spoznali doslej.

04 povezovanje delcev.indd 3804 povezovanje delcev.indd 38 7/3/2006 11:35:59 AM7/3/2006 11:35:59 AM

39

cilji iz učnega načrta Učenci: spoznajo nastanek ionov iz atomov ter razlikujejo med anioni

in kationi;

spoznajo nastanek kovalentne vezi in znajo razložiti zgradbo preprostih molekul;

spoznajo enojno, dvojno in trojno vez;

spoznajo nastanek ionske vezi in ionskega kristala;

ugotovijo, da se pri nastanku kemijske vezi energija sprošča, pri prekinitvi pa porablja;

znajo iz lastnosti snovi (npr. topnost, prevodnost, taljenje) sklepati na možno zgradbo in obratno;

znajo zapisati formule enostavnih spojin z ionsko in kovalentno vezjo;

spoznavajo svet mineralov in lepote mineralnega sveta ter uporabno vrednost mineralov;

spoznajo razlog za veliko raznolikost snovi v naravi.

ključni pojmi


Raznolikost snovi kemijska vez

Ionska vez

element, spojina

Od atomov do ionov atom, ion, zunanje lupine, kation, anion, kovine, nekovine

Anioni in kationi se privlačijo

ionska vez, ionska spojina, ionski kristal, kristalna struktura

Kovalentna vez

sladkor

Molekula vodika H2 kovalentna vez, skupni ali vezni elektron-ski par, enojna kovalentna vez, nepolarna vez, nepolarna molekula

Molekula vodikovega klorida HCl

plin, enojna kovalentna vez, polarna vez med atomoma v molekuli, polarna molekula

Molekula metana CH4 plin, štirje skupni ali vezni elektronski pari, štiri enojne kovalentne vezi, tetraedrična oblika molekule, polarne vezi med atomi v molekuli, nepolarna molekula

Molekula amonijaka NH3 plin, trije skupni ali vezni elektronski pari, nevezni ali samski elektronski par, tri enojne kovalentne vezi, piramidalna oblika molekule, polarne vezi med atomi v molekuli, polarna molekula

Molekula vode H2O tekočina, dva skupna ali vezna elektronska para, dva nevezna ali samska elektronska para, dve enojni kovalentni vezi, kotna oblika molekule, polarne vezi med atomi v molekuli, polarna molekula


40


Kovalentna vez

Molekula kisika O2 plin, dva skupna ali vezna elektronska para, dvojna kovalentna vez, štirje nevezni ali samski elektronski pari, linearna oblika molekule, nepolarne vezi med atomoma v molekuli, nepolarna molekula

Molekula dušika N2 plin, trije skupni ali vezni elektronski pari, trojna kovalentna vez, dva nevezna ali samska elektronska para, linearna oblika molekule, nepolarne vezi med atomoma v molekuli, nepolarna molekula


POVEZOVANJE DELCEV

41

Raznolikost snovi cilj Učenci: spoznajo razlog za veliko raznolikost v naravi.


Uro začnemo z igro v skupinah in delom z modeli. Učence razporedimo v skupine in jim razdelimo kroglice treh različnih barv, za katere učitelj ve, da predstavljajo mo-dele atomov kisika, vodika in ogljika, ter povezovalne dele – palčke. Za palčke lahko upora bimo špagete takšne debeline, da se ne lomijo. Razdelimo jim na primer šest črnih kroglic (modeli atomov ogljika), devet rdečih kroglic (modeli atomov kisika) in štirinajst belih kroglic (modeli atomov vodika) ter 28 palčk. Kroglice med seboj premešamo in učence spodbudimo, da jih med seboj povežejo s palčkami. Tako kot pri vsaki igri se prej domenimo za pravila. Postavimo pravila: rdečo kroglico lahko z drugimi krog licami povežemo z dvema vmesnima deloma (dvema palčkama), belo le z enim vmes nim delom (eno palčko) in črno s štirimi vmesnimi deli (štirimi pal-čkami). Pri tem še ni potrebno omenjati pojma vezi. Učenci bodo v različnih skupi-nah z upoštevanjem dogovorjenih pravil tako sestavili različne strukture. Pri tem jim lahko pomagamo in jih po potrebi tudi vodimo, tako da na koncu vsaka skupina predstavi svojo povezavo med kroglicami, ki jo je sestavila. Takrat šele učencem povemo, kaj po samezne kroglice predstavljajo. Posebej poudarimo, da posamezne kroglice predstavljajo modele atomov posameznih elementov, ne pa dejanskih ato-mov. Tako vpeljemo model molekule kisika, model molekule vode in model mole-kule glukoze. Sklenemo, da se te tri snovi (plin kisik, voda in glukoza) med seboj bistveno razlikujejo po svojih lastnostih (učbenik, str. 42), vse pa gradijo enaki ali raz-lični atomi, ki so med seboj različno povezani. Poudarimo, da je možnih načinov povezav med atomi zelo veliko, kar je poglavitni razlog za tolikšno raznolikost snovi v naravi. Povemo, da je razlog za ogromno število doslej poznanih različnih spojin (v tem trenutku dosega število več kot 27 miljonov spojin) v različnih načinih med-sebojnega povezovanja le 92 različnih elementov, ki so v naravi.

Na koncu pojasnimo, da se atomi med seboj povezujejo s kemijskimi vezmi. Ko smo gradili modele molekul, je model za kemijsko vez predstavljala palčka, ki so jo učen-ci vstavljali med modele atomov posameznih elementov.

Ali lahko iz razdeljenih kroglic sestavimo le tri modele molekul? (Naštejemo tiste, ki so jih sestavile posamezne skupine.)

Ali bi lahko kroglice, ki jih imamo na razpolago, med seboj povezali tako, da bi dobili model še kakšne druge molekule?

Kaj je torej razlog za tako veliko raznolikost snovi v naravi?

Zakaj uporabljamo modele atomov?


POVEZOVANJE DELCEV

42

Ionska vez cilj Učenci: spoznajo, kako nastanejo ioni iz atomov, in razlikujejo med anioni

in kationi.


1 Učencem za uvodno motivacijo pokažemo dve snovi na urnem steklu, ki sta si na videz precej podobni: kuhinjsko sol in sladkor. Zelo pomembno je namreč, da sta si snovi na videz čim bolj podobni. Uporabimo lahko sladkorno kocko, ki jo stremo v tarilnici ali kako drugače zdrobimo, ter grobo ali fino zmleto morsko sol.

Učence vprašamo, kaj predvidevajo, da bi ti dve snovi lahko bili. Pomagamo jim lah-ko tako, da jim povemo, da ju vsak dan uporabljamo v kuhinji. Ko uganejo, jih spod-budimo, da sami določijo, katera je sol in katera sladkor. Učencem dovolimo, da obe snovi okusijo, pri čemer jih opozorimo, da snovi načeloma ne smemo okušati, da pa v tem primeru lahko verjamejo učitelju na besedo, da snovi nista nevarni.

Učence vprašamo, ali mislijo, da bi kazalo ti dve snovi med seboj zamenjati. Ne. Slad-ka juha in slan borovničev zavitek verjetno nista tako usodna, kot če bi v medicini zamenjali vodno raztopino natrijevega klorida z vodno raztopino sladkorja. Pacient, ki nujno potrebuje eno od snovi, bi lahko umrl, če bi ju med seboj zamenjali. Izgo-varjanje, da sta na videz čisto enaki, ga ne bi obudilo v življenje.

Sklenemo, da sta tako sol kot sladkor nepogrešljivi sestavini za nemoteno delovanje našega organizma, vendar moramo natančno vedeti, kdaj naše telo nujno potrebuje eno ali drugo.

Vprašajmo se, kaj je torej razlog za tako veliko razliko v njunih lastnostih. Poudarimo, da je razlog za različne lastnosti vedno v različni zgradbi snovi. Predlagamo ogled spletne strani:http://en.wikipedia.org/wiki/Edible_salt.

Na spletni strani najdemo podatke o vrstah soli, rabi soli in njenem zgodovinskem pomenu ter vplivu soli na naše telo z medicinskega vidika.

Učencem povemo, da sol, natrijev klorid, nastane pri reakciji med elementarnim natri jem Na in plinom klorom Cl

2. Povemo jim, da sta obe omenjeni snovi zelo ne-varni, saj je natrij zelo reaktiven, klor pa zelo strupen.

Kaj je razlog za različne lastnosti snovi?

Ali je plin klor strupen?

Ali je natrijev klorid strupen?

2 Učencem pokažemo film »Natrij in klor« na zgoščenki, ki prikazuje gorenje elementa natrija v plinu kloru. Učenci lahko opazujejo, kako nastane bela trdna snov. Opišejo naj produkt, ki pri tem nastane. Opišejo naj izhodni snovi. Povemo jim, da ima nastala bela trdna snov, natrijev klorid, visoko tališče in vrelišče (učbenik, str. 43). Postavimo vprašanje, kako torej iz dveh nevarnih oziroma strupenih snovi dobimo snov, ki se od izhodnih snovi tako zelo razlikuje, je užitna, celo nepogrešljiva v našem življenju? Odgovor je v vezi, s katero se natrij in klor povežeta v natrijev klorid.

Napišemo elektronsko razporeditev po lupinah v atomu natrija in klora. Skupaj ugo-tovimo, da ima v zunanji lupini natrij enega, klor pa sedem elektronov. Ponovimo, kdaj so atomi elementov najbolj stabilni. Atom, ki ima zunanjo lupino zapolnjeno z elektroni, je najbolj stabilen.

Narišemo razporeditev elektronov po lupinah v obeh atomih, v atomu natrija in klo-ra. Učence vprašamo, kaj predlagajo, da bi atom natrija in atom klora postala stabil-


43

nejša. Ugotovijo lahko, da ima natrij pravzaprav en elektron preveč, saj bi bila, če ga ne bi imel, njegova zunanja lupina polna. (2. lupina bi bila namreč zunanja lupina, zapolnjena pa je lahko le z osmimi elektroni). Prav tako lahko iz risbe razporeditve elektronov po lupinah atoma klora ugotovijo, da ima klor sedem elektronov in da mu manjka eden do polne zunanje lupine. Kakšna je torej rešitev za oba atoma? Oba atoma, atom natrija in atom klora, imata enako »željo«, ki pa jo lahko uresničita samo skupaj. Način je zelo preprost: natrijev atom odda en elektron klorovemu atomu, ki ga sprejme. Oba atoma tako dosežeta bolj stabilno elektronsko konfiguracijo – pol-no zunanjo lupino.

Ostane nam vprašanje, kaj smo na ta način dobili iz atoma natrija in atoma klora. Se-štejmo najprej protone v atomskem jedru natrija in elektrone v njegovi elektronski ovojnici, ki so mu še preostali (učbenik, str. 44). Rezultat seštevanja nabojev proto-nov in elektronov je 1+. Sklepamo lahko, da smo dobili delec z nabojem, ki ga ime-nujemo ion. Če ima ion pozitiven naboj, ga imenujemo kation. Naučimo se, kako tak delec zapišemo (učbenik, str. 44).

Enako naredimo še za atom klora. Seštejmo protone v atomskem jedru klora in elek-trone v njegovi elektronski ovojnici po tem, ko je od atoma natrija prejel en elektron (učbenik, str. 45). Rezultat seštevanja nabojev protonov in elektronov je 1–. Sklepa-mo lahko, da smo dobili delec z nabojem, ki ga prav tako imenujemo ion. Vendar, če ima ion negativen naboj, ga imenujemo anion. Naučimo se, kako tak delec zapišemo (učbenik, str. 44).

Dobili smo torej natrijev kation Na+ in kloridni anion Cl–.

Učencem povemo, kateri atomi elementov elektrone radi sprejemajo in kateri odda-jajo (učbenik, str. 44, izsek iz periodnega sistema).

Opiši videz obeh izhodnih snovi in nastalega produkta pri nastanku NaCl iz elementov.

Navedi po tvojem mnenju odločujoč razlog za njihove različne lastnosti.

Katera razporeditev elektronov je najstabilnejša?

Katera lupina mora biti zapolnjena z elektroni, da je atom nekega elementa stabilnejši?

Kako atom natrija doseže stabilnejšo razporeditev elektronov po lupinah?

Kako atom klora doseže stabilnejšo razporeditev elektronov po lupinah?

Kako imenujemo delec z nabojem?

Kako imenujemo pozitivno nabit ion?

Kako imenujemo negativno nabit ion?

Kako zapišemo natrijev ion?

Kako zapišemo kloridni ion?

cilji Učenci: spoznajo nastanek ionske vezi in ionskega kristala;

se seznanijo, da se pri nastanku kemijske vezi energija sprošča, pri prekinitvi pa porablja;

znajo zapisati formule enostavnih spojin z ionsko vezjo.


Zdaj ko učenci poznajo pojem nabitega delca, jih vprašamo, kateri delci se po nji-hovem mnenju privlačijo (ali se medsebojno privlačijo pozitivni ali negativni delci, pozitivni in pozitivni delci ali negativni in negativni delci). Pričakujemo pravilen odgovor: da obstaja privlak med nasprotno nabitimi delci. Naslednji korak, ki vodi do vpeljave ionske vezi, je zelo preprost, saj ionsko vez definiramo kot privlak med nasprotno nabitimi delci. Na tem mestu povemo, da obstaja privlak ne le med enim pozitivno nabitim natrijevim ionom in enim negativno nabitim kloridnim ionom,


44

temveč da se privlači veliko število natrijevih in kloridnih ionov v vseh smereh, zato takšen sistem imenujemo ionski kristal.

Učencem pokažemo model ionskega kristala in jim razložimo, zakaj so ionske spo-jine električno nevtralne (učbenik, str. 46).

Priskrbimo jim ustrezno literaturo ali podatke o tališčih in vreliščih nekaterih ion-skih spojin poiščemo na spletni strani:http://en.wikipedia.org/wiki/Sodium_chloride.

Na omenjeni strani najdemo želene podatke za spojino natrijev klorid, stran pa vse-buje tudi seznam povezav na opise nekaterih drugih ionskih spojin, (LiCl, KCl, CsCl, NaI). Aktivnost ima dvojni pomen. Na ta način poskrbimo, da se učenci urijo v spo-znavanju ionskih spojin ter zanje poiščejo podatke o tališčih oziroma vreliščih. Na osnovi ugotovitev, da so vrednosti visoke, učence povprašamo, kakšni so sklepi, ki sledijo. Povzamemo, da so visoka tališča in vrelišča ionskih spojin posledica močnih ionskih vezi med njihovimi gradniki, kar pomeni, da pri prekinitvi vezi porabimo zelo veliko energije. Velja pa tudi obratno: pri nastanku vezi se energija sprošča. Po-glavje kon čamo s pregledom nekaterih ionskih spojin (učbenik, str. 46) in ogledom spletne strani:http://www.lenntech.com/periodic-chart.htm?gclid==CL-GiMrkv4ICFScPQgodGk4tDguter.

Utrdimo položaj kovin in nekovin v periodnem sistemu, s katerim je posledično po-vezan tudi naboj iona (ponovimo najpogostejše ione; učbenik str. 46, izsek iz period-nega sistema).

Učenci lahko rešijo naloge v delovnem zvezku (DZ 1 do

22 ).

Na koncu velja učence še enkrat vprašati, kaj so osnovni delci ionskih spojin, in po-udariti, da ionske spojine torej gradijo ioni in nikakor ne molekule.

Končamo z ugotovitvijo, da smo se o ionski vezi naučili že dovolj, da lahko spozna-mo še drugo zelo pomembno vez med delci, kjer pa se bomo srečali tudi s pojmom molekule. Tako tlakujemo pot novemu poglavju in preidemo na kova lentno vez.

Kaj je ionska vez?

Kako bi opisal ionski kristal?

Zakaj so ionske spojine električno nevtralne?

Ali so ionske vezi močne ali šibke? Kakšna so torej tališča ionskih spojin?

Ali se pri prekinitvi vezi energija sprošča ali porablja?

Naštej nekaj ionskih spojin.

Napiši nekaj ionov, ki imajo naboj 1–.

Napiši nekaj ionov, ki imajo naboj 2–.

Napiši nekaj ionov, ki imajo naboj 2+.

Ali poznaš ion z nabojem 3+?

V katero večjo skupino elementov prištevamo elemente, ki radi oddajo elektrone?

V katero večjo skupino elementov prištevamo elemente, ki radi sprejemajo elektrone?

Kaj so osnovni delci ionskih spojin?


POVEZOVANJE DELCEV

45

Kovalentna vez cilj Učenci: znajo iz lastnosti snovi (npr. topnost, prevodnost, taljenje) sklepati

na možno zgradbo snovi in obratno.


Naredimo poskus, v katerem uporabimo dve poznani snovi, sol in sladkor (učbenik, str. 47). Pripravimo njuni vodni raztopini in aparaturo za preizkušanje električne pre-vodnosti raztopin.

Učencem pokažemo pripravljeni raztopini, jih prosimo, da ju opišejo, in jih vpra-šamo, katera raztopina bo električni tok prevajala in katera ne.

Nato skupaj z učenci preverimo, ali pripravljeni raztopini prevajata električni tok. Vprašamo jih, kaj so opazili pri posamezni raztopini. Vprašamo jih, kdaj sploh teče električni tok. Skupaj ponovimo, da je pogoj za to, da električni tok teče, povezan tokokrog. Električni tok, ki je usmerjeno gibanje delcev z nabojem, pa je mogoč le v primeru, če so v raztopini prosto gibljivi delci, ki imajo naboj.

Takoj ko izpeljemo to ugotovitev in s tem najpomembnejši kriterij za določanje pre-vodnosti raztopin, učence vprašamo, kaj lahko sklepajo na osnovi izvedenega po-skusa. Do sklepov jim pomagamo tako, da jih najprej vprašamo, kam bi uvrstili snov natrijev klorid. Ko znova ugotovijo, da je natrijev klorid primer ionske spojine, jih vprašamo po gradnikih. Tako ugotovimo razlog, zakaj vodna raztopina soli prevaja električni tok, raztopina sladkorja pa ne. Nujno potreben pogoj, prisotnost prosto gibljivih delcev z nabojem, v primeru vodne raztopine sladkorja ni izpolnjen.

Nadaljujemo s preučevanjem lastnosti obeh snovi. Naredimo drugi poskus, kjer pre-učujemo taljenje kuhinjske soli in sladkorja (učbenik, str. 48). Kmalu lahko učenci opazijo bistveno razliko. Sladkor se hitro stali, sol pa ne. Spomnimo jih, kaj so ugoto-vili, ko so v literaturi iskali podatke o tališčih in vreliščih ionskih spojin. Za tiste, ki niso pozabljivi, torej ugotovitev, da se sol ne stali zlahka, ni nobeno presenečenje, tudi pojasniti bi jo najbrž znali.

Na osnovi prvega poskusa sklenemo, da sladkorja prav gotovo ne tvorijo ioni, saj vodna raztopina sladkorja ni prevajala električnega toka. Ugotovitev drugega posku-sa, da se sladkor pri segrevanju hitro stali, lahko razložimo s šibkimi vezmi med mole-kulami sladkorja.

Poudarimo razliko v jakosti vezi med osnovnimi gradniki sladkorja (šibke vezi med molekulami sladkorja) in v osnovnih gradnikih sladkorja (močne vezi med atomi v molekulah sladkorja).

Poudarimo torej, da so: • vezi med atomi, ki tvorijo molekule sladkorja, drugačne kot pri kuhinjski soli, • atomi v molekulah sladkorja povezani med seboj z močnimi kovalentnimi

vezmi,• molekule sladkorja med seboj povezane s šibkimi vezmi.

Povemo, da bomo kovalentno vez v nadaljevanju pojasnili na primeru bolj enostav-nih spojin.

Ali sta vodni raztopini sladkorja in soli na videz enaki?

Katera vodna raztopina prevaja električni tok?

Zakaj vodna raztopina sladkorja ne prevaja električnega toka?

Katera snov, sol ali sladkor, se stali hitreje?


46

Ali so vezi v ionskih kristalih močne ali šibke?

Ali so vezi med molekulami sladkorja močne ali šibke? Razloži svojo odločitev z opisom ustreznega poskusa.

Kakšne so vezi med atomi v molekulah sladkorja? Kako imenujemo te vrste vezi?

cilji Učenci: spoznajo nastanek kovalentne vezi;

poznajo enojno vez;

znajo razložiti zgradbo preprostih molekul;

znajo zapisati formule enostavnih spojin s kovalentno vezjo;

poznajo dvojno vez;

poznajo trojno vez.


1 Razlago kovalentne vezi začnemo na najbolj enostavnem primeru, molekuli vodika, H2 (učbenik, str. 49).

Na tablo narišemo modela dveh atomov vodika in v lupino vsakega od atomov vo-dika narišemo po en elektron. Učence vprašamo, koliko elektronov bi v lupini moral imeti vsak atom vodika, da bi bil stabilnejši. Če vemo, da se vodiku (in heliju) polni prva lupina, v kateri sta lahko največ dva elektrona, je odgovor preprost. Oba vodi-kova atoma bi torej potrebovala vsak še po en elektron, da bi bila njuna zunanja lu-pina polna.

Zdaj učence vprašamo, kaj predlagajo. Skupaj najdemo rešitev za oba atoma – drug drugemu naj posodita svoj elektron. Tako si atoma medsebojno omogočita, da bo vsak atom imel v zunanji lupini dva elektrona in s tem zunanjo lupino zapolnjeno z elektroni.

Oba elektrona tako tvorita skupni ali vezni elektronski par, kar imenujemo enojna kovalentna vez. Vodikova atoma sta torej v molekulo vodika povezana z enojno kova-lentno vezjo.

Nadaljujemo z drugo preprosto molekulo, vodikovim kloridom HCl, kjer sta atoma prav tako povezana s kovalentno vezjo. Skupaj z učenci znova pogledamo, koliko elek tronov imata atom vodika in atom klora v zunanji lupini. Narišemo lupine obeh ato mov (učbenik, str. 50) ali zapišemo njuna simbola in označimo zunanje elektrone.

Njune zunanje elektrone lahko označimo z različnima barvama, klorove elektrone na primer z rdečo, vodikov elektron pa z rumeno barvo. Učence moramo opozoriti in poudariti, da se elektroni med seboj ne razlikujejo in da smo jih z različnimi bar-vami označili le zaradi boljše preglednosti in lažjega razumevanja.

Vidimo, da tako atomu klora kot atomu vodika manjka en elektron, da bi imel zuna-njo lupino polno. Rešitev že poznamo. Če se atoma medsebojno povežeta tako, da vsak v vez prispeva svoj elektron, imata oba svoji zunanji lupini zapolnjeni. Elek-trona tvorita skupni ali vezni elektronski par, ki ga posebej označimo. Elektrona namreč predstavljata enojno kovalentno vez v molekuli vodikovega klorida. Na kon-cu razložimo še neenakomerno porazdelitev naboja v molekuli HCl (učbenik, str.50) in tako vpeljemo pojma polarna vez in polarna molekula.

Kak o bi atom vodika dosegel, da bi imel zunanjo lupino zapolnjeno z elektroni?

Nariši strukturno formulo vodika. Kaj pomeni črtica?

Ali je vez med atomi v molekuli vodika polarna? Zakaj?

V kakšnem agregatnem stanju je vodik v naravi?

Napiši elektronsko konfiguracijo klorovega atoma.


47

Koliko elektronov ima v zunanji lupini atom vodika?

Razloži, zakaj se atom vodika in atom klora povežeta med seboj.

Nariši strukturno formulo HCl, označi zunanje elektrone in skupni ali vezni elektronski par.

Razloži, zakaj je molekula HCl polarna.

Kateri atom bolj privlači vezni elektronski par, atom klora ali atom vodika?

Kaj so osnovni gradniki plina vodikovega klorida?

2 Razlago kovalentnih vezi v molekuli metana CH4 začnemo z zapisom elektronske konfiguracije atoma ogljika in vodika. Ogljikov atom ima v zunanji lupini štiri elek-trone. S koliko vodikovimi atomi se mora povezati, če vsak vodikov atom lahko pri-speva v skupni ali vezni elektronski par le svoj edini elektron v zunanji lupini? Potre-buje torej štiri vodikove atome.

Narišemo simbole atomov s pripadajočimi elektroni in označimo štiri skupne ali vezne elektronske pare.

Poudarimo, da se elektronski pari zaradi enakega naboja med seboj odbijajo, torej želijo biti čim bolj narazen. Edina možnost, da štiri točke v prostoru razporedimo čim bolj vsaksebi, pa je, da jih razporedimo v obliko tetraedra. Učencem damo na raz-polago štiri palčke in kroglico plastelina ter jim pomagamo, da se sami prepričajo o takšni razporeditvi.

Pozneje jim pokažemo tudi model ali spletno stran: http://de.wikipedia.org/wiki/Methan, kjer si lahko ogledajo model molekule. Pri tem jih opozorimo na tetraedrski kot, ki je med vezmi v molekuli metana.

Na koncu pojasnimo še enakomerno porazdelitev naboja v molekuli CH4, pono vimo

pojem polarna vez ter poudarimo, da je kljub polarnim vezem molekula metana nepo larna (učbenik, str. 51).

Koliko enojnih kovalentnih vezi je v molekuli metana?

Kateri atom bolj privlači vezni elektronski par, atom ogljika ali atom vodika?

Ali je molekula metana polarna ali nepolarna?

3 Razlago molekule amonijaka NH3 začnemo z zapisom elektronske konfiguracije ato-ma dušika. Učencem zastavimo vprašanje, koliko elektronov manjka atomu dušika, da bi bila njegova zunanja lupina zapolnjena. Sledi vprašanje, s koliko atomi vodika se mora povezati, da bo to dosegel.

Nadaljujemo z zapisom simbolov atomov s pripadajočimi elektroni. Označimo tri skupne ali vezne elektronske pare, preostaneta še dva elektrona, ki pripadata atomu dušika in ne sodelujeta pri tvorbi vezi. Imenujemu ju nevezni ali samski elektron-ski par, označimo ga lahko tudi z drugačno barvo (glej opozorilo pri razlagi mole-kule HCl).

Poudarimo, da se elektronski pari zaradi enakega naboja med seboj odbijajo, torej želijo biti čim bolj narazen. Tudi tu se zato atomi v prostoru podobno razporedijo, kot so se v primeru molekule metana. V enem od oglišč je nevezni ali samski elek-tronski par.

Učencem pokažemo tudi model ali spletno stran http://en.wikipedia.org/wiki/Ammonia, kjer si lahko model molekule amonijaka podrobneje ogledajo. Na modelu jih pri tem opozorimo na kot med vezmi v molekuli amonijaka, ki je malo manjši od kota med vezmi v molekuli metana. Molekula ima obliko piramide.

Na koncu pojasnimo še neenakomerno porazdelitev naboja v molekuli NH3 (učbe-nik, str. 52) in tako znova vpeljemo pojem polarne vezi. Opozorimo, da v molekuli amonijaka električni naboj ni enakomerno razporejen, molekula pa je zato polarna.


48

Koliko enojnih kovalentnih vezi je v molekuli amonijaka?

Kateri atom bolj privlači vezni elektronski par, atom dušika ali vodika?

Kaj so osnovni gradniki plina amonijaka?

Ali je molekula amonijaka polarna ali nepolarna?

Kakšne so vezi med atomi vodika in dušika v molekuli amonijaka?

4 Razlago molekule vode H2O začnemo z zapisom elektronske konfiguracije atoma kisika. Učencem zastavimo vprašanje, koliko elektronov manjka atomu kisika, da bi bila njegova zunanja lupina zapolnjena, in s koliko atomi vodika se bo torej moral povezati, da bo to dosegel.

Nadaljujemo z zapisom simbolov atomov s pripadajočimi elektroni (učbenik, str. 53). Učenci naj označijo dva skupna ali vezna elektronska para, preostaneta še dva ne-vezna ali samska elektronska para. Elektrone lahko zaradi preglednosti označimo z različnimi barvami (glej opozorilo pri razlagi molekule HCl).

Poudarimo, da se nevezni ali samski elektronski pari med seboj odbijajo, torej želijo biti čim bolj narazen. Posledica je zmanjšanje kota med kovalentnima vezema v mo-lekuli vode. Molekula vode je kotne oblike.

Pokažemo jim tudi model ali spletno stran http://en.wikipedia.org/wiki/Water_%28molecule%29, kjer si lahko model molekule vode podrobneje ogledajo.

Na koncu pojasnimo še neenakomerno porazdelitev naboja v molekuli H2O (učbe-nik, str. 53) ter tudi tu vpeljemo pojem polarne vezi. Opozorimo, da v molekuli vode električni naboj ni enakomerno razporejen, zato je voda polarna molekula.

Koliko enojnih kovalentnih vezi je v molekuli vode?

Zakaj je kot med kovalentnima vezema v molekuli vode manjši od kota med kovalentnima vezema v molekuli metana ali amonijaka?

Kaj so osnovni gradniki vode?

Ali je molekula vode polarna ali nepolarna?

5 Razlago dvojne kovalentne vezi izpeljemo na primeru molekule kisika O2. Iz zapisa elektronske konfiguracije atoma kisika sklepamo, koliko elektronov potrebuje atom kisika, da bi imel zapolnjeno zunanjo lupino. Sledi sklep, da sta vsakemu atomu ki-sika potrebna dva elektrona, torej morata oba atoma kisika v vez prispevati dva elek-trona. To pomeni, da si tako dva skupna ali vezna elektronska para delita. Atoma kisika sta v molekulo kisika torej povezana z dvojno kovalentno vezjo.

Učencem pomagamo, da sami zapišejo strukturno formulo kisika in ustrezno ozna-čijo nevezne elektronske pare.

Učencem pokažemo model molekule kisika O2 ali spletni strani http://en.wikipedia.org/wiki/Oxygen#Characteristics ter http://www.missouri.edu/~chemrg/wade4e/chapter15/dioxygen_t.html, kjer lahko najdejo nekatere podatke o njegovih lastnostih in uporabi, ogledajo pa si lahko tudi model molekule kisika.

Koliko kovalentnih vezi je v molekuli kisika O2 ?

Kako označujemo samske ali nevezne elektronske pare in kako označujemo vezne?

Koliko neveznih ali samskih elektronskih parov ima molekula kisika?

Kaj so osnovni gradniki plina kisika?

Ali je molekula kisika polarna molekula?

6 Razlago trojne kovalentne vezi izpeljemo na primeru molekule dušika N2. Iz zapisa elektronske konfiguracije atoma dušika sklepamo, koliko elektronov potrebuje atom dušika, da bi imel zapolnjeno zunanjo lupino. Vsakemu atomu dušika so torej po-trebni trije elek troni, zato morata oba atoma dušika v vez prispevati tri elektrone, kar


49

pomeni, da si delita tri skupne ali vezne elektronske pare. V molekuli dušika sta torej dva atoma dušika pove zana med seboj s trojno kovalentno vezjo.

Učencem pomagamo, da sami zapišejo strukturno formulo dušika in ustrezno ozna-čijo nevezne elektronske pare.

Pokažemo jim model molekule dušika N2 in spletno stran http://en.wikipedia.org/wiki/Nitrogen#Notable_characteristics, kjer lahko najdejo nekatere podatke o njegovih lastnostih ter uporabi.

Učenci rešijo naloge v delovnem zvezku (DZ 23 do

38 ).

Koliko kovalentnih vezi je v molekuli dušika N2 ?

Koliko neveznih ali samskih elektronskih parov ima molekula dušika?

Kaj so osnovni gradniki plina dušika?

Ali je molekula dušika polarna?

cilj Učenci: spoznavajo svet mineralov in lepote mineralnega sveta ter uporabno

vrednost mineralov.


Učencem pokažemo model grafita, diamanta in fulerena, kjer so ogljikovi atomi med seboj povezani s kovalentno vezjo. Seznanimo jih z nekaterimi njihovimi lastnostmi, navajamo jih, da sami zberejo podatke iz ustrezne literature. Pokažemo jim tudi splet-no stran:http://en.wikipedia.org/wiki/Crystal, kjer lahko vidijo nekatere znane minerale.


POVEZOVANJE DELCEV

50

Naloge 1 Napiši primere treh molekul poznanih spojin, v katerih so atomi vodika,

atomi dušika in atomi kisika med seboj različno povezani. V vseh molekulah je skupno 5 atomov vodika, 3 atomi kisika in 2 atoma dušika.

Rešitev: Molekule NH3 , H2O in NO2.

2 Med naštetimi obkroži tisti snovi, ki nista strupeni oziroma nevarni.

a plin klor Cl2

b plin kisik O2

c spojina NaCl

d elementarni natrij Na

Rešitev: b, c

3 Zapiši elektronsko konfiguracijo atoma kalija in odgovori na vprašanja.

a) Kakšno vez lahko atom kalija tvori z atomom fluora?

b) Kateri delci se med seboj povežejo v vez?

c) Kako imenujemo delec K+?

Rešitev: a) ionsko vez, b) kalijevi in fluoridni ioni, c) kalijev ion (kation)

4 Ali atomi kovin radi sprejemajo ali oddajajo elektrone? Odgovor pojasni tako, da izbereš primer poljubnega atoma elementa, ki je kovina. Namig: pomagaj si z zapisom njegove elektronske konfiguracije.

Rešitev: individualna

5 Prikazan je izsek iz periodnega sistema elementov. Dopolni simbole tako, da bodo pravilni.

6 V čaši je raztopljena snov, ki jo uvrščamo med ionske spojine. Izberi pravilno kombinacijo odgovorov.

a Spojina je dobro topna v vodi.

b Spojina ne prevaja električnega toka.

c Osnovni gradniki spojine so atomi.

č Raztopina te spojine dobro prevaja električni tok.

Rešitev: a, č


51

7 Dopolni besedilo.

Lastnosti sladkorja in kuhinjske soli se med seboj , čeprav sta si obe

snovi na videz . Tališče sladkorja je , tališče kuhinjske soli

pa je . Med sladkorja so vezi. V kristalu

, ki je glavna sestavina kuhinjske soli, pa se

med seboj povezujejo z ionskimi vezmi. V trdnem agregatnem stanju

obe snovi prevajata električnega toka. V vodni raztopini električnega toka

ne prevaja , temveč električni tok prevaja le

.

Rešitev: razlikujejo, podobni, 180 °C (nizko), 801 °C (visoko), molekulami, šibke,

natrijevega klorida, ioni, močnimi, ne, raztopina sladkorja, raztopina natrijevega klorida

8 Nariši strukturno formulo metana.

Rešitev: H

C

HHH

9 Kaj so osnovni gradniki plina vodikovega klorida?

Rešitev: Molekule vodikovega klorida (molekule HCl).

10 Koliko enojnih kovalentnih vezi je v molekuli amonijaka? Nariši njen model.

Rešitev: Tri.

11 Kakšna je vez v molekuli kisika O2? Nariši njeno strukturno formulo in označi nevezne ali samske elektronske pare.

Rešitev: Dvojna kovalentna vez.

O O


52


Kemijske reakcije Učbenik � 57–68


poglavja v učbeniku Snovi se spreminjajoKako zaznamo spremembe?Energija in kemijska spremembaZapišimo kemijsko reakcijo

Poglavje lepo uvede misel Johna Daltona, angle-škega kemika iz 19. stoletja. Priporočamo vam, da to misel z učenci preberete najprej na začetku po-glavja in k njej vrnete ob koncu poglavja. Zajeto namreč bistvo kemijske spremembe.

»Tako kot človek ne more »ustvariti« novega pla-neta Sončevega sistema ali izničiti že obstoje čega, ne more ustvariti ali uničiti niti enega samega ato-ma vodika. Edini spremembi, ki ju lahko izzove-mo, sta ločevanje med seboj že povezanih delcev in povezovanje tistih, ki so bili prej ločeni.«

V poglavju, ki je v celoti grajeno na poskusih, že-limo učencem na čim bolj izkustven način pribli-žati kemijo kot eksperimentalno vedo, katere po-membna dejavnost je preučevanje in načrtovanje kemijskih sprememb. Kemijska sprememba osmi-šlja poslanstvo kemijske industrije; predelavo na-ravnih snovi za izboljšanje kakovosti in pridobi-vanje novih uporabnih snovi.

Sprememba snovi je proces, ki se v naravi neneh-no dogaja. Nekatere spremembe se ciklično po-navljajo, druge so trajne in povzročijo nastanek drugačnih (novih) snovi. Učencem pokažemo ozi roma jih spomnimo na spremembe snovi iz vsak danjega življenja (gnitje sadja, gorenje lesa, rja venje železa, propadanje fasad in spomenikov, zmrzovanje vode, taljenje ledu, rezanje lesenih hlo dov, mletje zrn v mlinu in podobno). Vpra-šamo se, kakšna je razlika med taljenjem kroglice toče in gnitjem jabolk. Vodne kapljice, ki osta ne-jo po taljenju toče, lahko znova zmrznejo v krogli-ce toče, gnilo jabolko pa se ne bo več spremenilo v sočno zdravo jabolko. Tako ob znanih primerih pojasnimo pojma fizikalna in kemijska spremem-ba ter poudarimo, da na makroskopski ravni vča-sih le težko razlikujemo med fizikalno in kemij-sko spremembo. Pri fizikalni spremembi ostanejo gradniki snovi, molekule ali ioni, nespremenjeni,

pri kemijski spremembi pa se vezi med atomi v mo lekuli ali ioni v kristalu prekinejo, nastanejo nove vezi in s tem nove snovi. Do kemijskih spre-memb pride pri kemijskih reakcijah. Poudariti mo ramo tudi to, da je vsaka sprememba snovi povezana s spremembo energije.

Pojem kemijske reakcije uvedemo postopoma. Učen ce najprej naučimo zaznavati spremembe na osnovi opazovanja izbranih kemijskih reakcij. Ni pomembno, koliko reakcij bomo izvedli, pač pa kakovost opažanj. Tako učencem izkustveno osmišljamo kriterije za prepoznavanje kemijskih sprememb na osnovi razvijanja mehurčkov, spre-minjanja barve reakcijske mešanice, nastajanja obo rine. Uvedemo pomen energije pri kemijskih reakcijah in s poskusi ugotovimo, da se pri kemij-skih reakcijah energija lahko sprošča v okolico kot toplota ali svetloba ali pa se veže iz okolice v produkte reakcije, zato se okolica ohlaja. Veliko reakcij pa poteka tudi kar pri sobnih pogojih, zato spremembe energije, ki so zelo majhne, pri tem ne zaznamo. Učence navajamo na opiso vanje in zapisovanje kemijskih sprememb, najprej s po-močjo besednega opisa spremembe, in šele nato z modelnim prikazom spremembe in kemijsko ena čbo. Osnovno metodično načelo, ki je rdeča nit poglavja, je: najprej izvedemo poskus, opiše-mo opažanja, spremembe zapišemo z besedami, jih ponazorimo z modeli in končno zapišemo spre membe še z urejeno kemijsko enačbo reakci-je. Ob urejanju enačb reakcij spontano vpeljemo zakon o ohranitvi mase, ki je eden od ključnih na-ravnih zakonov.

Na koncu poglavja lahko omenimo tudi prihod-nost na področju kemijskih reakcij. Teh naj v pri-hodnosti ne bi več izvajali v laboratorijih ali veli-kih industrijskih obratih, pač pa jih bodo izvajali nanostroji, ki so osnova nanotehnologije.

05 kemijske reakcije.indd 5205 kemijske reakcije.indd 52 7/3/2006 11:47:27 AM7/3/2006 11:47:27 AM

53

cilji iz učnega načrta Učenci: na osnovi eksperimentov opredelijo kemijsko reakcijo kot snovno

in energijsko spremembo;

na osnovi eksperimentov opredelijo reaktante in produkte;

izvedejo preproste kemijske reakcije ter opredelijo reaktante in produkte;

spoznajo zapis kemijskih reakcij z imeni reaktantov in produktov;

postopno spoznajo zapise kemijskih reakcij z enačbami ob primerih reakcij med elementi, pri katerih nastanejo binarne spojine;

spoznajo, da kemijske reakcije zapisujemo z enačbami in poznajo pravila za urejanje kemijskih enačb;

na osnovi eksperimentov spoznajo, da se energijske spremembe kažejo kot toplota in svetloba in da reakcije lahko potekajo pod vplivom električnega toka.

ključni pojmi


Snovi se spreminjajo

fizikalna sprememba, kemijska sprememba,kemijska reakcija

Kako zaznamo

spremembe?

reaktanti, produkti,prekinitev vezi,nastajanje novih vezi,razvijanje plina,sprememba barve,ioni reaktantov,oborina,dim,ionski kristal

Energija in kemijska

sprememba

eksotermna reakcijatoplota, svetloba,endotermna reakcija

Zapišimo kemijsko

reakcijo

Kemijska reakcija med plinom amonijakom in plinom vodikovim kloridom

modeli molekule amonijaka, vodikovega klorida, amonijevega iona, kloridnega iona,zakon o ohranitvi mase,kemijska enačba

Kemijska reakcija pri elektrolizi vode

modeli molekule kisika, vodika, vode, enačba reakcije,urejanje enačbe

Kemijska reakcija med plinom vodikom in plinom klorom

modeli molekule klora, molekule vodika, molekule vodikovega klorida,zapis enačbe reakcije, urejanje enačbe


KEMIJSKE REAKCIJE

54

Snovi se spreminjajo cilji Učenci: spoznajo, da se v naravi nenehno dogajajo spremembe;

spoznajo, da so nekatere spremembe povezane le s prerazporejanjem gradnikov snovi in druge s spreminjanjem gradnikov;

spoznajo, da so spremembe, pri katerih se spremenijo gradniki, kemijske reakcije.


Z učenci se pogovarjamo o spremembah snovi, ki jih izkustveno poznajo. V pod-poro in ponazoritev pripravimo slikovno gradivo, ki prikazuje spremembe snovi, na primer gnitje jabolk, taljenje ledu, gorenje lesa, mletje kave, orehov, moke, propada-nje spomenikov, rjavenje železa in podobno.

Razlikovanje med kemijsko in fizikalno spremembo je možno šele na submikroskop-ski ravni. Na zaznavni, makroskopski ravni je razlikovanje med obema vrstama spre-memb zelo težko, včasih celo nemogoče, še zlasti če ne opredelimo sistema, ki ga opazujemo. Če kot primer omenimo cepljenje drv in vprašamo učence, ali je to ke-mijska ali fizikalna sprememba, sta oba odgovora pravilna. Zakaj? Če v sistem, ki ga opazujemo, zajamemo tudi osebo, ki cepi drva, je popolnoma sprejemljiv odgovor, da je sprememba kemijska. Cepljenje drv je težko fizično delo, v organizmu poteka vrsta kompleksnih kemijskih sprememb, pri katerih se sprošča energija. Če pa v siste-mu opazovanja ne upoštevamo osebe in se osredotočimo samo na drva, potem je to fizikalna sprememba: iz velikih kosov drv dobimo manjše kose.

Učence vprašamo, ali ima gnilo jabolko še okus po jabolku. Ali ima mleta kava še vonj po kavi? Učenci vonjajo kavna zrna in mleto kavo. Ali iz pepela po gorenju lah-ko dobimo nazaj polena? Ali lahko dosežemo, da voda znova zmrzne?

Pri nekaterih spremembah (taljenje ledu) lahko snovi povrnemo v prvotno obliko, tekočo vodo, na primer, lahko spet zmrznemo v led, ali pa snovi po spremembi ohra-nijo svoje prvotne lastnosti (mleta kava ima še vedno vonj po kavi, mleti sladkor je še vedno sladkor). Takšne spremembe so fizikalne spremembe.

Submikroskopska raven: pri fizikalni spremembi se gradniki snovi (atomi, molekule, ioni) ne spreminjajo, spremeni se le njihova razporeditev.

Pri drugih spremembah (gnitje, gorenje, rjavenje) iz novonastalih snovi ne moremo na enostaven način dobiti nazaj prvotnih snovi. Takšna sprememba je kemijska spre-memba. Vezi med atomi v molekuli ali med ioni v kristalu se prekinejo, nastanejo nove vezi. Spremembe, pri katerih pride do prekinitve kemijskih vezi in nastajanja novih vezi, so kemijske reakcije.

Ali je raztapljanje sladkorja v kavi fizikalna ali kemijska sprememba?

Ali je priprava palačink fizikalna ali kemijska sprememba?

Ali je oranje zemlje fizikalna ali kemijska sprememba?

Kaj se ne spreminja pri fizikalni spremembi?

Kaj se dogaja pri kemijski reakciji?


55

Kako zaznamo spremembe?KEMIJSKE REAKCIJE

cilji Učenci: spoznajo, da je razvijanje plina pri reakciji med trdno snovjo

in tekočino znak, da je potekla kemijska sprememba;

razlikujejo med reaktanti in produkti;

spoznajo, da se pri kemijski reakciji kemijske vezi med reaktanti prekinejo in nastanejo nove vezi med produkti.


Učenci po skupinah izvedejo poskus »Pri kemijski reakciji lahko nastaja plin«.

Pripravimo pladnje. Na vsakem pladnju so plastenka, balonček, jedilna soda, manjša žlička in steklenička, v kateri je 30 mL kisa za vlaganje. Učenci izvajajo poskus po opi-su v učbeniku (str. 59). Opazujejo napihovanje balončka, poslušajo šumenje mehur-čkov in otipajo plastenko, ki postaja hladna.

Učenci poročajo o svojih ugotovitvah. Učitelj vpraša, ali menijo, da je v plastenki po-tekla kemijska ali fizikalna sprememba.

Sledi razlaga (učbenik, str. 59). Pri razlagi učitelj opredeli reaktanta (kis, jedilna soda) in produkt (plin).

V podrobno razlago reakcije se ne spuščamo, ker je pomembno le, da učenci vedo, da je razvijanje plina lahko dokaj zanesljiv kazalnik kemijske spremembe. Ne po udar-jamo pa narave te konkretne spremembe in njenega zapisa s kemijsko enačbo.

cilja Učenci: spoznajo, da je spreminjanje barve znak, da je potekla kemijska

sprememba;

znajo kemijsko spremembo opisati z besedami.


Učencem pokažemo poskus »Pri kemijski reakciji se spreminja barva«.

Pred poskusom jih poučimo o jodu: povemo, da sublimira, da so pare joda nevarne, zato ga lahko opazujejo le v zaprti stekleni posodici. Železna volna je abrazivno sred-stvo in jo kupimo v trgovini, kjer prodajajo čistila. Nekaj železne volne damo na urno steklo in pustimo, da kroži po razredu. Učenci opišejo videz obeh reaktantov.

Sestavimo aparaturo, kot kaže slika v učbeniku (str. 60). V epruveto damo žličko joda, nad jod namestimo zrahljano železno volno in epruveto rahlo zamašimo s kosmom vate, da preprečimo izhajanje jodovih par. Poskus izvedemo po opisu v učbeniku.

Pri tem poskusu iz joda in železa dobimo produkt, ki ima drugačne lastnosti od reak-tantov – vodna raztopina je rumeno-rjava, jod in železna volna se v vodi ne raztapljata.

Učenci opišejo reaktanta: jod in železno volno, ter produkt, ki je nastal na železni volni in se v vodi dobro topi.

Povzamemo, da je pri segrevanju joda in železa prišlo do kemijske reakcije, produkt reakcije pa ima drugačne lastnosti kot oba reaktanta.

Z besedami zapišemo reakcijo ter poudarimo pomen znaka (+) in puščice.


56

cilji Učenci: spoznajo, da je nastajanje oborine pri mešanju dveh raztopin znak,

da je potekla kemijska reakcija;

spoznajo, da pri zapisovanju enačb reakcij označujemo agregatna stanja reaktantov in produktov z dogovorjenimi znaki;

spoznajo, da kemijska reakcija lahko poteče tudi med plini.


1 Učencem na grafoskopu pokažemo poskus »Pri kemijski reakciji nastane oborina«. Namesto tega poskusa lahko sami izvedejo poskus, ki je opisan v delovnem zvezku na str. 43 (DZ

3 ). Razlaga opažanj je podobna pri poskusu v učbeniku.

Na spodnji strani petrijevke označimo dve mesti z malima krogcema, ki naj bosta pribli žno 10 cm narazen. Tako označeno petrijevko postavimo na grafoskop in vanjo na li jemo destilirano vodo. Počakamo, da se gladina vode povsem umiri. Z eno pla-stično slamico zajamemo nekaj kristalčkov svinčevega nitrata, z drugo pa nekaj kri-stal čkov kalijevega jodida. Kristalčke hkrati stresemo v vodo na označeni mesti. Opa-zujemo na zaslonu. Kristalčki obeh reaktantov se v vodi raztapljajo. Čez nekaj časa se približno na sredini petrijevke pojavi tenka črta, ki se naglo veča (na zaslonu vidimo sivo obarvanje). Učence povabimo bliže, da lahko vidijo izločanje rumenih kristal-čkov produkta. Skupaj z učenci pogledamo tudi sliko v učbeniku (str. 61).

Pri razlagi učence opozorimo, da sta reaktanta v trdnem stanju, in jih vprašamo, kak-šno zgradbo predvidevajo, da ima kalijev jodid. Pričakujemo, da bodo sklepali, da je sestavljen iz ionov. Povemo, da je tudi srebrov nitrat sestavljen iz ionov. Opozorimo jih na opažanja, da se oba reaktanta v vodi raztapljata. Vprašamo jih, kje je prišlo do reakcije in po čem sklepajo na kemijsko reakcijo? Pričakujemo, da bodo odgovorili, da je do reakcije prišlo približno na sredini petrijevke; nastala je nova snov, ki se ne topi v vodi. Povemo, da je to produkt reakcije – svinčev jodid. Očitno je, da so ioni reaktantov potovali po vodi. Ko so svinčevi ioni naleteli na jodidne, je začela nasta-jati oborina.

Reakcijo zapišemo z besedami ter opozorimo na označevanje agregatnih stanj reak-tantov in produktov.

2 Učencem na grafoskopu pokažemo poskus »Pri kemijski reakciji iz plinastih snovi nastane trdna snov«.

Na spodnji strani petrijevke označimo dve mesti, ki sta približno 10 cm narazen. Suho petrijevko položimo na grafoskop. V plastični steklenički s kapalnim nastavkom pri-pravimo 4M-raztopino amonijaka in 4M-raztopino klorovodikove kisline. Hkrati ka-nemo na označeni mesti po eno kapljico kisline oziroma amonijaka. Petrijevko hitro pokrijemo s stekleno ploščo. Opazujemo nastajanje megle. Učence lahko povabimo, da si poskus ogledajo od bliže. Petrijevko z meglo položimo na temen papir, da belo meglo lepše vidimo.

Ker je nastala nova snov, megla, ne da bi prišli kapljici v stik, sklepamo, da so v tem primeru med seboj reagirale snovi v plinastem agregatnem stanju. Iz kapljice razto-pine amonijaka je izhajal plin amonijak, iz kapljice klorovodikove kisline pa plin klo-rovodik. Ko so molekule obeh plinov prišle v stik, je nastala nova snov, ki je v trdnem agregatnem stanju (megla so trdni delci v zraku).

Tudi tokrat reakcijo zapišemo z besedami.

Za razvijanje sposobnosti opazovanj pri poskusih priporočamo, da učenci izvedejo še poskusa »Spreminjanje barve« (DZ

2 ) in »Pri kemijski reakciji nastajajo mehur-čki« (DZ

4 ).


57

Kakšne barve je kalijev jodid?

Kakšne barve je srebrov nitrat?

V kakšni obliki sta oba reaktanta?

Kako vidimo, da se reaktanta raztapljata v vodi?

Kateri od obeh se hitreje raztaplja?

Kakšni delci so nastali pri raztapljanju reaktantov v vodi?

Kakšne barve je produkt reakcije?

Ali je produkt reakcije v vodi topen?


KEMIJSKE REAKCIJE

58

Energija in kemijska sprememba cilj Učenci: na osnovi poskusov spoznajo, da se energija pri kemijskih reakcijah

sprošča.


Z učenci se pogovarjamo o gorenju. Kaj se pri gorenju dogaja? Sproščata se toplota in svetloba.

Učenci v skupinah izvajajo poskus »Pri kemijski reakciji se energija sprošča«.

Učencem razdelimo urna stekla, na katerih sta kosem železne volne in baterija 4,5 V. S poloma baterije naj se približajo železni volni, in ko ta zažari, pola odmaknejo. Opazujejo dogajanja in jih opišejo.

Pri poskusu uporabljamo železno volno za gospodinjstvo (proizvajalec: ARIX, s. p. a., Viadana, Italija). Kupimo jo lahko v trgovinah s čistili. Za poskus ni primerna jeklena žica za čiščenje pečic.

Pri razlagi poskusa (učbenik, str. 63) moramo poudariti, da železna volna, podobno kot les v peči, ob prisotnosti kisika iz zraka gori ter pri tem oddaja toploto in svetlobo.

Reakcijo zapišemo z besedami. Kot ključni pojem izpeljemo eksotermne reakcije. Razložimo besedo: ekso – navzven, therm – toplota.

Učenci v skupinah izvedejo poskus v delovnem zvezku na strani 46 (DZ 7 ) in ugo-

tovijo, da se pri nekaterih reakcijah sprošča samo toplota, kar dokažemo z merje-njem temperature okolice reakcijske zmesi.

Doma si učenci na zgoščenki ogledajo poskus »Izbruh vulkana« in rešijo nalogo v delovnem zvezku (DZ

6 ).

Ali je gorenje lesa v peči kemijska reakcija?

Kaj je potrebno za gorenje lesa?

Kako bi dokazali produkte gorenja lesa?

S čim je reagirala železna volna pri gorenju?

Ali tudi pri gorenju železne volne nastaja ogljikov dioksid? Kaj je produkt gorenja železne volne?

Ali se energija vedno sprošča le v obliki toplote in svetlobe? Navedi primer, ko se sprošča samo toplota.

Poznaš kakšen primer, ko se sprošča le svetloba?

cilja Učenci: na osnovi poskusa spoznajo, da je za potek reakcij potrebna

energija;

spoznajo, da električni tok lahko povzroči kemijsko spremembo.


59


Pogovor z učenci lahko začnemo z vprašanjem: se energija pri kemijskih reakcijah vedno le sprošča?

Pokažemo jim poskus »Pri kemijski reakciji se energija veže«. Sestavimo aparaturo, kot kaže slika v učbeniku (str. 64). Pri sestavljanju aparature moramo paziti, da je katoda (pol –) vedno modra žica, anoda (pol +) pa rdeča žica. Za uspešen poskus potrebujemo napetost 9 V, kar dosežemo z usmernikom ali pa z zaporedno vezavo dveh 4,5-voltnih baterij. Za elektrodi lahko uporabimo kar del žice, ki smo ji odstra-nili plastiko. Ker je voda slabo ionizirana, bi elektroliza vode brez dodanega elektro-lita potekala zelo počasi. Kot elektrolit uporabimo razredčeno raztopino natrijevega sulfata. Učence opozo rimo na mehurčke, ki se razvijajo na polih, in na dejstvo, da je v epruveti nad katodo približno dvakrat več plina kot v epruveti nad anodo. Če že-limo dobiti toliko plina, da ju bomo lahko dokazali, moramo elektrolizo pripraviti že pred poukom. Kisik doka žemo s tlečo trsko, vodik pa prižgemo.

Pri elektrolizi vode nikoli ne dobimo obeh plinov (kisik : vodik) v volumskem raz-merju 1 : 2. Vzrok je v tem, da je kisik delno topen v vodi, zato ga je nad vodno gla-dino manj kot en volumski del.

Pri razlagi (učbenik, str. 64) izpeljemo pojem elektroliza – razkroj s pomočjo enosmer-nega električnega toka. Električni tok je oblika energije. Pokažemo tudi, da razkroj vode ne poteka brez dodajanja električne energije. Takšna reakcija, ki potrebuje ener-gijo, se imenuje endotermna: endo – na znotraj, term – toplota oziroma energija. Vprašamo se še, kam se veže dodana energija. Veže se v produkte reakcije. Torej ima-jo pri endotermni reakciji produkti več energije kot reaktanti.

Za domačo nalogo učenci naredijo poskus »Endotermna reakcija« v delovnem zvez-ku na strani 47 (DZ

8 ). Poskus so učenci izvedli že v šoli (Pri kemijski reakciji lahko nastaja plin).

Izvedba poskusa je enostavna, reaktanti so znane snovi, ki jih običajno najdemo v do mači shrambi, nevarnosti ni. V šoli poročajo o rezultatih in ugotovitvah. Bistvena ugotovitev je, da je bilo znižanje temperature v reakcijski zmesi kazalnik, da je bila za potek reakcije potrebna toplota, ki se je v produkte vezala iz okolice.

Kako izvedemo elektrolizo vode?

Kako vemo, da se je voda razkrojila?

Kaj so produkti reakcije?

Zakaj smo epruveti nad elektrodama napolnili z vodo?

Ali je kisik dobro topen v vodi?

Ali je vodik dobro topen v vodi?

Katerega plina je nastalo več?

Kako smo dokazali kisik?

Kako smo dokazali vodik?

Ali imajo pri eksotermni reakciji več energije produkti ali reaktanti?


KEMIJSKE REAKCIJE

60

cilja Učenci: spoznajo, da lahko kemijske reakcije zapišemo na tri načine:

z imeni reaktantov in produktov, z modeli reaktantov in produktov ter s simboli in formulami reaktantov in produktov;

spoznajo zakon o ohranitvi mase, katerega posledica je potreba po urejanju kemijskih enačb.


Učence spomnimo na poskus med plinastim amonijakom in klorovodikom (po po-trebi ga izvedemo še enkrat).

Spremembo zapišemo z imeni reaktantov in produktov.

Reakcijo ponazorimo z modeli delcev. Povemo, da pri reakciji sodeluje ogromno število delcev, zaradi preglednosti pa bomo reakcijo ponazorili samo z nekaj delci. Znova opozorimo na pomen barv in na relativno velikost modelov.

Nato štejemo kroglice, pogledamo preglednico (učbenik, str. 65). Ugotovimo, da je število atomov dušika, vodika in klora na levi strani enačbe enako številu atomov na desni strani. Povemo, da se število atomov elementov pri kemijski reakciji ohranja (se ne spremeni), ker atomi ne »razpadejo«. Število protonov in nevtronov v jedru ostane nespremenjeno, spreminja se le število zunanjih elektronov.

Reakcijo zapišemo s formulami reaktantov in produktov ter povzamemo, da takš-nemu zapisu pravimo kemijska enačba. Spet opozorimo na enako število atomov na obeh straneh enačbe (puščice). Za šalo lahko povemo, da zna tak zapis kemijske reakcije prebrati vsak kemijsko vsaj malo izobražen človek, bodisi Kitajec, Japonec, Indijec, Francoz ali Italijan, ker smo uporabili splošni, univerzalni kemijski jezik spo-razumevanja.

Znanje utrdimo in dopolnimo na primeru zapisa reakcije pri elektrolizi vode. V tem primeru že z modeli pokažemo, da število atomov kisika na levi in desni strani ni enako ter vprašamo učence, kako bi izenačili število atomov. V prikazu moramo upo-števati še en model molekule vode – nastane še ena molekula vodika. Zapišemo enač bo reakcije in poudarimo pomen dvojke pred formulo vode in formulo vodika. Vodika nastane dvakrat več kot kisika. To ugotovitev povežemo z opažanjem pri po-skusu »Pri kemijski reakciji se energija veže« (elektroliza vode), ko smo dobili dvakrat več vodika kot kisika.

Prikaz reakcij z modeli in enačbami utrdimo še s primeri v učbeniku (str. 67) in re-ševanjem vsaj nekaterih nalog v delovnem zvezku (str. od 48 do 52). Priporočamo nalogi 15 in 18, ki sta vezani na poskusa na zgoščenki.

Koliko modelov atomov vodika je v modelu molekule amonijaka?

Model katerega atoma predstavlja modra kroglica?

Koliko je vseh atomov na desni strani?

Koliko je vseh atomov na levi strani?

Zakaj mora biti število atomov reaktantov enako številu atomov produktov?

Ali je dovoljeno pri urejanju kemijskih enačb spreminjati število atomov v formuli reaktantov in produktov?

Ali zapis H2O pomeni isto kot H2O2?

Zapišimo kemijsko reakcijo


61

NalogeKEMIJSKE REAKCIJE

1 a) Dopolni modelni prikaz kemijske reakcije. Pomoč: žveplov trioksid je edini

produkt reakcije.

reaktant 1 – reaktant 2 produkt – žveplov dioksid žveplov trioksid

b) Kaj je drugi reaktant?

c) Zapiši enačbo reakcije in jo uredi.

Rešitve: a)

b) Drugi reaktant je kisik.

c) 2 SO2 + O2 → 2 SO3

2 Modelni prikaz prikazuje reakcijo med plinom etenom in plinom klorom. Produkt reakcije je tekočina 1,2-dikloroetan.

eten klor 1,2-dikloroetan

Napiši enačbo te reakcije ter označi agregatna stanja reaktantov in produktov.

Rešitev: C2 H4 (g)+ Cl2 (g) → C2 H4 Cl2 (l)

3 Katera kemijska reakcija prikazuje pravilen zapis reakcije med kovino kalijem in tekočino bromom?

A K (l) + Br (l) → KBr (s)

B K (s) + Br2 (l) → 2 KBr (s)

C 2 K (s) + Br2 (l) → K2Br2 (s)

Č 2 K (s) + Br2 (l) → 2 KBr (s)

Rešitev: Č

4 Zapiši in uredi enačbo reakcije, ki prikazuje gorenje ogljika v kisiku. Produkt reakcije je ogljikov monoksid.

Rešitev: 2 C + O2 → 2 CO

+ →

+ →


62

5 Dopolni in/ali uredi enačbe reakcije.

A Zn (s) + HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + (g)

B NaHCO3 (s) + CH3COOH (aq) → NaCH3COO (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

C Na (s) + H2O (l) → NaOH (aq) + H2 (g)

Č NaCl (aq) + AgNO3 (aq) → (s) + NaNO3 (aq)

Rešitve:

A Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (aq) + H2 (g)

B NaHCO3 (s) + CH3COOH (aq) → NaCH3COO (aq) + CO2 (g) + H2O (l)

C 2 Na (s) + 2 H2O (l) → 2 NaOH (aq) + H2 (g)

Č NaCl (aq) + AgNO3 (aq) → AgCl (s) + NaNO3 (aq)

6 Napiši primer za eksotermno reakcijo.

Rešitev: Katerakoli eksotermna reakcija.

7 Zakaj moramo kemijske reakcije urediti?

Rešitev: Ker se atomi in njihovo število

pri kemijski reakciji ne spreminjajo.

8 Krompirjeve olupke polijemo z raztopino vodikovega peroksida H2O2. Razvijati se začneta plin kisik in vodna para. Zapiši enačbo reakcije. Označi agregatna stanja reaktantov in produktov reakcije.

Rešitev: 2 H2 O2 (aq) → O2 (g) + 2 H2O (g)


63


64


Elementi v periodnem Učbenik � 69–86


poglavja v učbeniku Elementi v naraviVečina elementov je kovinAlkalijske in zemeljskoalkalijske kovinePrehodni elementiNekovine prevladujejo v živem svetuHalogeni elementi

V tem poglavju bodo učenci spoznali osnovne vire elementov in spojin v naravi ter nekatere last-nosti in reaktivnost kovin in nekovin. Izhodišče obravnave je razporeditev elementov v period-nem sistemu v skupine in periode. V isti skupini periodnega sistema so elementi z enako razpore-ditvijo elektronov v zunanji lupini. Ti elementi ima jo enako število valenčnih elektronov. Elemen-ti, ki jih bomo podrobneje spoznali, so razvrščeni v osem glavnih skupin (v atomih teh elemen tov se z naraščajočim vrstnim številom polnijo orbi-tale s in orbitale p). Med drugo in tretjo glavno skupino so elementi razvrščeni v stranske sku-pine (v atomih teh elementov se z naraščajočim vrstnim številom polnijo orbitale d). Te elemente imenujemo prehodni elementi. Sledita še dve sku-pini po štirinajst elementov (v atomih teh elemen-tov se polnijo orbitale f), ki jih imenujemo lanta-noidi in aktinoidi.

Lastnosti elementov se spreminjajo po periodah in skupinah. Elemente glavnih skupin lahko gle-de na različne lastnosti razdelimo na kovine in neko vine. Na prehodu med kovinami na desni strani periodnega sistema in nekovinami na levi strani so po diagonali razvrščeni elementi, ki ima-jo nekatere lastnosti kovin in nekatere lastnosti ne kovin. Ti elementi so polkovine, ki so po last-nostih bolj podobne nekovinam kot kovinam. Tako je v tretji periodi aluminij še kovina, silicij je polkovina, fosfor pa je že značilna nekovina. Last-nosti elementov se spreminjajo tudi v skupinah. V tretji, četrti, peti in šesti skupini naraščajo ko-vinske lastnosti elementov po skupini navzdol. V četrti skupini je ogljik nekovina, silicij in germa-nij sta polkovini, kositer in svinec pa kovini. Vsi prehodni elementi so kovine.

Vse kovine so pri sobni temperaturi in atmo sfer-skem tlaku trdne. Izjema je živo srebro, ki je te ko-čina. Nekovine so pri sobni temperaturi in atmo-sferskem tlaku v različnih agregatnih stanjih. V tretji periodi je ogljik trdna snov, ostale neko vine

pa so plini. V sedmi skupini sta fluor in klor pli-na, brom je tekočina, jod pa je trden.

Pri reakcijah kovin z nekovinami nastanejo ion-ske spojine. Pri tem atomi kovin oddajajo elektro-ne in nastanejo kationi, atomi nekovin pa spreje-majo elektrone in nastanejo anioni. Tako dobimo ionske kristale. Ionske spojine so pri sobni tem-peraturi in atmosferskem tlaku trdne snovi.

Pri reakcijah med nekovinami nastanejo kovalent-ne spojine. Atomi elementov nekovin so pove za-ni s kovalentnimi vezmi. Pri tem nastanejo mole-kule. V molekule se lahko povezujejo atomi istega elementa ali atomi različnih elementov. Tako so v kisiku molekule kisika O2, v dušiku molekule N2, tudi v halogenih elementih so molekule F2, Cl2, Br2 in I2. V trdnem belem fosforju so molekule P4, v trdnem žveplu pa molekule S8. Glede na kemij-sko sestavo so lahko ti elementi in spojine med njimi pri sobni temperaturi in atmosferskem tla-ku trdne snovi, tekočine ali plini.

Pri reakcijah polkovin z nekovinami nastanejo mo lekule kovalentnih spojin, nekatere spojine pa tvorijo kovalentne kristale, na primer silicijev dioksid SiO2. Tudi ogljik v obliki diamanta tvori kovalentne kristale.

Ionski in kovalentni značaj vezi vplivata na last-nosti spojin. Kovinski oksidi so pretežno ionski. Vsi kovinski oksidi niso topni v vodi. Vodne raz-topine kovinskih oksidov so bazične raztopine hidroksidov. V njih so poleg molekul vode še ka-tioni kovine in hidroksidni ioni.

Oksidi nekovin so kovalentni. Večina teh oksidov se topi v vodi. Pri tem nastanejo kisline. V teh vod-nih raztopinah so hidratizirani H+ ioni in anioni preostanka kisline.

Polkovine lahko tvorijo okside, ki imajo odvisno od spojin, s katerimi pridejo v stik, bazične ali

sistemu

06 elementi v periodnem sistemu.indd 6406 elementi v periodnem sistemu.indd 64 7/3/2006 12:06:43 PM7/3/2006 12:06:43 PM

65

kisle lastnosti. Taki oksidi reagirajo s kislinami in bazami.

Reaktivnost kovin lahko ocenimo tudi po tem, kako hitro se posamezna kovina oksidira. Natrij se zelo hitro oksidira in je zelo reaktivna kovina. Platina, ki se zelo težko oksidira, je nereaktivna kovina. Na levi strani periodnega sistema so reak-tivne kovine. Alkalijske, zemeljskoalkalijske kovi-ne (razen berilija) in aluminij se zelo lahko oksi-dirajo, nekatere prehodne kovine, kot sta zlato in platina, pa se teže oksidirajo.

Izhodišče za obravnavo vsebine tega poglavja je razumevanje kemijskih pojmov in njihovih pove-

zav, podanih pri naravoslovju v 6. in 7. razredu in že obravnavanih poglavjih pri kemiji v 8. razredu. Zgradba snovi je že predstavljena na submikro-skopski ravni atomov, ionov in molekul, podane so osnove kemijskega simbolnega jezika ter iz ho-dišča za razlago makroskopskih sprememb na sub mikroskopski ravni in njihovih zapisov na sim-bolni ravni. Pri obravnavi izhajamo iz celovitega periodnega sistema, ki ga najprej razdelimo na pod ročje elementov s kovinskimi lastnostmi, pod-ročje elementov z nekovinskimi last no sti in vmes-no področje polkovin. V nadaljevanju predsta-vimo vsako področje posebej, kar na začetku poglavja nakažemo z izsekom področja v pe riod-nem sistemu, ki ga obravnavamo.

cilji iz učnega načrta Učenci: spoznajo osnovne vire elementov in spojin v naravi, kot so zrak,

voda in zemeljska skorja;

spoznajo značilne lastnosti elementov v posameznih skupinah na osnovi eksperimentov;

razumejo, da iz periodnega sistema lahko razberemo nekatere lastnosti elementov, na primer elemente s kovinskimi in nekovinskimi lastnostmi;

spoznajo značilne lastnosti in uporabo: alkalijskih kovin, zemeljskoalkalijskih kovin, prehodnih elementov, halogenov;

spoznajo oznake za nevarne, zdravju škodljive snovi.

ključni pojmi


Elementi v naravi

elementi, spojine, kamnine,

vodne raztopine, masni delež

Vir elementov je voda vodik, kisik,

natrijev klorid NaCl,

magnezijev klorid MgCl2

Vir elementov so kamnine

minerali, kremen SiO2, rude:

oksidi, sulfidi, sulfati;

samorodni elementi: zlato, platina, živo srebro, baker, srebro, žveplo, bizmut

Vir elementov je zrak plini v zraku: dušik, kisik, žlahtni plini, ogljikov dioksid; utekočinjenje zraka, destilacija

Razvrstitev elementov v periodnem sistemu

periodni sistem: periode, skupine, diagonala; kovine, nekovine, polkovine; prevodniki, polprevodniki; nekatere lastnosti kovin in nekovin: agregatno stanje, tališče, vrelišče, videz, električna in toplotna prevodnost, gostota, tvorba ionov


66


Večina elementov

je kovin

lastnosti kovin: tanljivost, kovnost, električna in toplotna prevodnost, reakcije kovin s snovmi iz okolja; oksidacija in oksidi, rja Fe2O3 · x H2O, aluminijev oksid Al2O3

Alkalijske

in zemeljskoalkalijske

kovine

reaktivnost in soli alkalijskih in zemeljsko-alkalijskih kovin; apnenec, kalcijev karbo-nat CaCO3; dolomit (kalcijev in magnezijev karbonat CaCO3

. MgCO3); mehka in trda voda, karbonat, hidrogen karbonat, mehča-nje vode, vodni kamen (kotlovec); lastnosti alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin: reaktivnost, reakcija z vodo, hidroksidi, vodik; hranjenje alkalijskih kovin

Spojine alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin

plamenske reakcije, uporaba natrijevega klorida NaCl, natrijevega hidroksida NaOH, kalijevega hidroksida KOH, natrijevega karbonata Na2CO3, natrijevega hidrogen-karbonata NaHCO3; kalcijev karbonat CaCO3, kalcijev oksid (žgano apno) CaO, kalcijev hidroksid (gašeno apno) Ca(OH)2, reakcija kalcijevega hidroksida in ogljiko-vega dioksida

Prehodni elementi

lastnosti in pomen za življenje, avtomobil-ski katalizator; strupenost; železove rude, pridobivanje železa, jeklo

Zlitine Zlitine so zmesi, primeri zlitin.

Nekovine prevladujejo

v živem svetu

elementi, vezani v spojinah v organizmih

Kroženje dušika shema za kroženje dušika med zrakom, prstjo in organizmi; gnojila, nitrati, amonijak

Halogeni elementi

agregatna stanja pri sobni temperaturi; strupenost; sublimacija joda, uporabnost

Spojine halogenih elementov

reaktivnost, soli z alkalijskimi in zemeljsko-alkalijskimi kovinami, vodikovi halogenidi, organske spojine halogenov


67

Elementi v naravi cilji Učenci: spoznajo vire elementov in spojin v naravi;

ponovijo vodo kot vir elementov in spojin;

ponovijo kamnine kot vir elementov in spojin.


1 Kot uvod v poglavje se lahko vrnemo v čas stare Grčije in učencem povemo, kako so grški filozofi definirali štiri elemente. Povemo, kako so v preteklosti odkrivali zgrad-bo snovi, in z učenci ponovimo, kako danes definiramo pojma element in spojina.

Učence spomnimo na obravnavo kamnin in mineralov pri naravoslovju v 6. razredu in morske vode, površinskih vod ter zraka v 7. razredu. Pri teh vsebinah so učenci spoznali, da sta Zemlja in njeno ozračje sestavljena iz elementov in spojin. To pove-žemo z grafoma v učbeniku, ki podajata masne deleže najpogostejših elementov, vezanih v spojinah v Zemljini skorji in v morski vodi.

Kdaj so začeli razmišljati o elementih?

Katere štiri elemente so definirali grški filozofi?

Kdo in kdaj je dal osnovo za sodobno razmišljanje o elementih?

Ali vemo že vse o elementih in njihovih atomih?

2 Učenci potrebujejo tri enake kozarčke, v katere nalijejo enake prostornine destili-rane vode, tekoče vode in morske vode. Ko voda izhlapi, si ogledajo trdne pre ostanke v kozarčkih. Na osnovi poskusa lahko učenci sklepajo, da je morska voda pomem-ben vir v njej raztopljenih soli. V morski vodi je raztopljenih povprečno 3,5 % soli (najmanj v Baltskem morju 1 %, največ v Mrtvem morju 30 %). V preglednici so podane raztopljene soli in njihova količina v gramih v litru morske vode. Soli so v preglednici podane po zaporedju, po katerem kristalizirajo pri izhlapevanju vode iz morske vode.

Sol Količina soli, raztopljena

v morski vodi v g/L

Zaporedje pri

kristalizaciji

kalcijev karbonat CaCO3 0,12 1

kalcijev sulfat CaSO4 1,55 2

natrijev klorid NaCl 29,7 3

magnezijev sulfat MgSO4 2,48 4

magnezijev klorid MgCl2 3,32 5

natrijev bromid NaBr 0,55 6

Ali je v naravi kemično čista voda?

V čem se razlikujejo deževnica, vodovodna voda in destilirana voda?

Za pridobivanje katerih snovi je pomembna morska voda?

3 Učencem pokažemo različne kamnine. S prostim očesom, še bolje pa z lupo, vi dimo, da so kamnine sestavljene iz različnih mineralov. Obnovimo pojem rude in pokažemo minerale, ki vsebujejo okside, sulfide, sulfate, karbonate. Če nimamo teh mineralov, pokažemo njihove slike (uporaba medmrežja). Pokažemo tudi slike kamnin, v kate-

ELEMENTI V PERIODNEM SISTEMU


68

rih so elementi v nevezanem stanju (samorodni elementi). Priporočamo tudi obisk Prirodoslovnega muzeja v Ljubljani, kjer je znamenita Zoisova zbirka mineralov. V šoli začnemo postopno zbirati kamnine in minerale. Zanimive za naš geografski položaj so metamorfne in magmatske kamnine s Pohorja.

V čem se razlikujejo kamnine in minerali?

Katere kamnine so najpogostejše v Sloveniji?

Ali so na Krasu iste kamnine kot na Pohorju?

Katera voda ima večjo trdoto, voda na Krasu ali voda na Pohorju?

cilj Učenci: ponovijo sestavo zraka in spoznajo pridobivanje posameznih plinov

iz njega.


Z učenci ponovimo sestavo zraka, ki so jo natančneje spoznali pri naravoslovju v 7. razredu. Vprašamo jih, kako bi lahko iz zraka pridobili posamezne pline. Spom-nimo jih na postopek destilacije in jih privedemo do ugotovitve, da moramo zrak najprej utekočiniti, da lahko potem iz tekočega zraka z destilacijo izločimo dušik, kisik in žlahtne pline.

Učenci naj izpolnijo preglednico (DZ 1 ), v katero vpišejo nekatere elemente in

spojine, ki so v zraku, morju in kamninah. Učence vprašamo, ali poznajo sekun darne surovine, to je odpadke, ki jih lahko ponovno uporabimo (star papir, uporabljeno steklo, staro železo in druge kovine). Z učenci se pogovorimo o njihovem pomenu in uporabnosti.

Nariši shemo za pridobivanje posameznih plinov iz zraka.

Kateri plin se najprej izloči pri segrevanju tekočega zraka? Utemelji odgovor.

V kakšne namene lahko uporabimo ločeno zbran papir in steklo?

Katero steklo, barvno ali brezbarvno, je bolj uporabno?

cilja Učenci: spoznajo, da lahko razberemo nekatere lastnosti elementov

iz njihovega položaja v periodnem sistemu;

prepoznajo elemente s kovinskimi in nekovinskimi lastnostmi v periodnem sistemu.


1 V poglavju, ki govori o zgradbi atoma, so učenci spoznali, da so elementi razvrščeni v periodni sistem na osnovi zgradbe njihovih atomov.

Z učenci ponovimo, kaj lahko o atomih različnih elementov razberemo iz njihove lege v periodnem sistemu (atomsko število, perioda, skupina). Pri tem poudarimo, da imajo atomi elementov iste skupine enako število valenčnih elektronov in zaradi tega nekatere podobne lastnosti.

Na osnovi česa so elementi razvrščeni v periodnem sistemu?

V čem se razlikujeta atomsko in masno število?

Kaj imajo skupno atomi elementov iste skupine periodnega sistema?


69

2 Lastnosti elementov so posledica razporeditve elektronov v njihovih atomih. Na do-ločenih mestih v posamezni periodi imajo elementi v atomih enako število valenč-nih elektronov. Ti elementi so v isti skupini periodnega sistema in imajo nekatere podobne lastnosti. Iz preglednice v učbeniku (str. 72) je razvidno, da lahko glede na izbrane lastnosti razdelimo elemente na kovine in nekovine. V periodnem sistemu označimo na levi strani kovine in na desni nekovine, med kovinami in nekovinami pa po diagonali še polkovine.

Ta označitev področij v periodnem sistemu je pomembna za nadaljnje razumevanje kemije. Ko si bodo učenci vtisnili v spomin označena področja, bodo lahko za posa-mezne elemente iz njihove lege v periodnem sistemu sklepali o njihovem kovin-skem oziroma nekovinskem značaju.

Učenci v delovnem zvezku (DZ 2 ) zapolnijo s simboli elementov prazna mesta v

periodnem sistemu. Ob vsakem simbolu elementa napišejo njegovo atomsko število in agregatno stanje elementa pri sobni temperaturi in tlaku. Za izbrane elemente učencem razložimo izvor simbola elementa.

Z uporabo dopolnjenega periodnega sistema v delovnem zvezku učenci odgovar-jajo na v nalogi zastavljena vprašanja. Iz odgovorov sledi, da je večina elementov kovin, ki so pri sobni temperaturi in tlaku trdne snovi (izjema je živo srebro). Neko-vine so pri teh pogojih trdne snovi, plini, brom pa je tekočina. Te ugotovitve so za učence pomembne za razumevanje snovi, s katerimi se pogosto srečujejo, pa tudi za nadaljnje spoznavanje kemije.

Kateri delci prevajajo elektriko v trdni snovi?

Kateri delci prevajajo elektriko v talinah in vodnih raztopinah?

Naštej nekaj značilnih lastnosti kovin.

V katerih lastnostih se nekovine razlikujejo od kovin?

V kakšnih agregatnih stanjih so kovine pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku?



70

Večina elementov je kovin cilja Učenci: ponovijo značilne lastnosti kovin in spoznajo reakcijo oksidacije

in okside, ki so produkti te reakcije;

spoznavajo in se navajajo na strokovno izražanje.


1 Navežemo se na razvrstitev elementov v periodnem sistemu in na področje elemen-tov s kovinskimi lastnostmi. Z učenci ugotovimo, da je tri četrtine vseh elementov kovin. Učence opozorimo na obdobja razvoja civilizacije, ki so povezana s pridobi-vanjem kovin iz rud.

Vprašamo jih, zakaj so kovine tako pomembne za življenje. Pri tem so nam v pomoč podatki o lastnostih kovin v prejšnjem poglavju.

Učenci opravijo nalogo v delovnem zvezku (DZ 3 ), ko v preglednico vpišejo neka-

tere lastnosti bakra in živega srebra. Za iskanje podatkov priporočamo uporabo spletne strani.

Za uporabo kovin je pomembna tudi njihova obstojnost na zraku.

Katera obdobja razvoja civilizacije, ki jih imenujemo po snoveh, iz katerih so izdelovali orodje in orožje, poznamo?

Iz katerih elementov naredimo bron?

Kakšne lastnosti ima bron?

Naštej vsaj eno na zraku obstojno in eno na zraku neobstojno kovino.

2 Učenci v skupinah naredijo poskus iz delovnega zvezka (DZ 4 ).

Učencem pokažemo zarjavel kos železa, kos aluminija, bakra, magnezijev trak in druge kovinske predmete. Kose kovin učenci podrgnejo s smirkovim papirjem in pokaže se svetleča površina kovine. Izsledke poskusa zapišejo v delovni zvezek.

Skupaj z učenci ugotovimo, da so prevleke na površini kovin nastale pri reakciji ko-vin s kisikom iz zraka. Nastali so oksidi, zgodila se je oksidacija kovine. To je tudi she-matsko zapisano v delovnem zvezku. Pri tem poglavju navajamo učence na pisanje kemijskih enačb. Za to so primerne ravno reakcije oksidacije, saj element reagira s kisikom in nastane le en produkt, to je oksid elementa, ki je reagiral s kisikom. Pri teh enačbah imajo učenci največ težav s formulami oksidov elementov. Večina formul obravnavanih oksidov je zapisana v učbeniku ali delovnem zvezku. Učenci pa lahko tudi sami izpeljejo formule oksidov, če razumejo zgradbo atoma, pomen valenčnih elektronov in s tem povezano lego elementa v periodnem sistemu. Na osnovi sheme za oksidacijo kovin zapišemo enačbi za oksidacijo svinca in aluminija.

V besedilu naloge sta za posamezno reakcijo podana produkt oksidacije in njegova formula, ki jo vpišemo v nepopolno enačbo. Črtica ob posamezni formuli opozori učence, da je potrebno določiti število formulskih enot, da bo enačba urejena. Učen-ce navajamo, da ob formulah reaktantov in produktov zapišejo njihova agregatna stanja pri pogojih, pri katerih reakcija poteka. Tako iz zapisa kemijske reakcije do-bimo vrsto informacij o poteku reakcije. Enačba za oksidacijo aluminija je podana v učbeniku in je za učence zahtevna za urejanje.

S katerim plinom v zraku reagirajo kovine in kako imenujemo spojine, ki pri tem nastanejo?

Napiši formule oksidov litija, kalcija, silicija in žvepla. Pri tem upoštevaj, v kateri skupini periodnega sistema so posamezni elementi.


71

Na kaj moramo biti posebno pozorni pri ugotavljanju formule aluminijevega oksida na osnovi lege aluminija in kisika v periodnem sistemu?

Kdaj lahko rečemo, da je kemijska enačba urejena?

Zakaj je pomembno, da ob reaktantih in produktih v kemijski enačbi označimo njihova agregatna stanja?

3 Naredimo dva demonstracijska poskusa, ki sta opisana v delovnem zvezku (DZ 5

in 6 ).

Da so reakcije odvisne od pogojev, pri katerih potekajo, pokažemo učencem z de-monstracijskim poskusom, pri katerem segrevamo očiščen magnezijev trak in očiš-čeno bakreno ploščico v plamenu gorilnika. Enak poskus naredimo tudi z zlatim predmetom. Učenci zapišejo spremembe pri poskusu v delovni zvezek in jih pona-zorijo še s kemijskima enačbama, v katerih označijo agregatna stanja reaktantov in produktov.

Primerjamo reakcijo magnezija na zraku brez segrevanja in reakcijo magnezija pri segrevanju. Pri obeh reakcijah nastane isti produkt, bel magnezijev oksid MgO. Raz-lika pa je v hitrosti reakcije. Pri segrevanju magnezij zgori s kisikom z značilnim be-lim plamenom, pri stanju na zraku pa magnezij počasi reagira s kisikom. Na bakreni ploščici nastane pri segrevanju na površini črn bakrov oksid CuO.

Na osnovi česa lahko ocenimo, da je potekla kemijska sprememba?

Kako vemo, da se tudi pri stanju na zraku magnezij spremeni?

4 Učenci v skupinah sestavijo aparaturo po skici v delovnem zvezku (DZ 7 ). Potre-

bujejo dve suhi epruveti. V vsako dajo enako količino železne volne. Pri poskusu je bistvena razlika v tem, da je v eni epruveti suha, v drugi pa mokra železna volna. Apara turo pustimo do naslednje učne ure. Učenci zapišejo svoja opažanja v delovne zvezke in na tej osnovi sklepajo, da sta za rjavenje železa potrebna kisik in voda.

Učence vprašamo, v čem se oksid na površini železa razlikuje od oksida na površini aluminija. Poudarimo, da se nekateri oksidi kovin tesno oprimejo površine in jo šči-tijo pred nadaljnjo oksidacijo. Pri železu pa ni tako, ker se oksid ne oprime površine, ampak se iz nje lušči. Učence opozorimo na veliko gospodarsko škodo zaradi rjave-nja železa in nakažemo možnosti zaščite površin pred rjavenjem.

Poskus povežemo z enačbo za rjavenje železa, podano v učbeniku. Ta enačba je za učence zahtevna, ker poteka med tremi reaktanti in pri tem nastaneta dva produkta. Z učenci jo obravnavamo le informativno.

Učenci naj rešijo nalogo 8 v delovnem zvezku. Z njo preverijo razumevanje odvisno-sti rjavenja železa od snovi, ki so v stiku z železnimi predmeti.

Baker se na zraku prevleče s plastjo rdečega bakrovega oksida Cu2O. V prisotnosti večjih količin ogljikovega dioksida ali žveplovega oksida pa se površina bakra prevle-če z zeleno plastjo bazičnega bakrovega karbonata in bazičnega bakrovega sulfata.

Srebro in zlato se na zraku ne oksidirata. Srebro pa se na zraku, v katerem je vodikov sulfid, prevleče s črnim srebrovim sulfidom Ag2S.

Srebro od vseh kovin najbolje prevaja elektriko, takoj za njim je baker. Baker pogosto uporabljamo v elektrotehniki. Veliko bakra, srebra in zlata uporabljajo za zlitine.

Pri kakšnih pogojih železo najhitreje rjavi?

Primerjaj oksidni plasti na železu in na aluminiju. Zakaj ena oksidna plast ščiti kovino pred reakcijo s kisikom, druga pa ne?

Kakšne načine zaščite površine železa pred rjavenjem poznamo?

Primerjaj snovi v epruvetah in ugotovi, v kakšnem okolju najhitreje poteka rjavenje.



72

Alkalijske in zemeljskoalkalijske kovine cilj Učenci: se seznanijo z značilnimi lastnostmi alkalijskih

in zemeljskoalkalijskih kovin.


Učenci naj na osnovi poznavanja zgradbe atoma in zakonitosti periodnega sistema naštejejo alkalijske kovine in ugotovijo, da so to elementi prve skupine periodnega sistema. To pomeni, da je v atomih teh elementov le en valenčni elektron. Na osnovi tega lahko učenci sklepajo, da so ti elementi zelo reaktivni in da jih v naravi najdemo le v obliki spojin. Vse spojine alkalijskih kovin so ionske. To dejstvo povežemo z ob-ravnavo razširjenosti elementov v naravi.

Kaj lahko razberemo o alkalijskih kovinah iz njihove lege v periodnem sistemu?

Poveži reaktivnost elementov s skupino, v kateri so v periodnem sistemu.

Katere delce bodo tvorili atomi alkalijskih kovin?

S katerimi elementi v periodnem sistemu se bodo povezovale alkalijske kovine? Kateri delci bodo v teh spojinah?

cilji Učenci: na osnovi poskusov spoznajo reaktivnost teh kovin in sklepajo,

da so v naravi vezane v spojinah;

na osnovi poskusov spoznajo nekatere fizikalne in kemijske lastnosti teh kovin – reakcija z vodo;

ponovijo znake za označevanje nevarnih snovi in napotke za varno delo.


1 Naredimo demonstracijski poskus: »Reakcija natrija z vodo« (učbenik, str. 77).

Pri delu nosimo haljo, zaščitna očala in gumijaste rokavice. To opozorilo velja tudi za preostalo eksperimentano delo.

Učencem pokažemo košček natrija v petroleju in jih vprašamo, zakaj ga tako hra-nimo. Košček natrija vzamemo s suho pinceto in ga damo v suho petrijevko. S suhim nožem odstranimo sivo plast oksida na površini. Ugotovili smo, da so alkalijske ko-vine mehke.

Učence opozorimo na odrezano površino, ki ima kovinski sijaj. Skupaj z učenci opa-zujemo, kako postaja površina temnejša in izgublja kovinski sijaj. Sklepamo, da so alkalijske kovine izredno reaktivne in se takoj spajajo s kisikom iz zraka.

Alkalijske kovine reagirajo s kisikom iz zraka in samo pri litiju nastane litijev oksid Li2O. Natrij tvori peroksid, kalij, rubidij in cezij pa superokside.


73

4 Li(s) + O2(g) → 2 Li2O(s)2 Na(s) + O2(g) → Na2O2(s)K(s) + O2(g) → KO2(s)

Ko z učenci obravnavamo reakcije alkalijskih kovin s kisikom, ne smemo omenjati natrijevega in kalijevega oksida ter enačb, povezanih s tem.

Odrezan košček natrija bomo potrebovali za naslednji poskus. Preostali kos natrija in odrezane površine shranimo nazaj v petrolej. Pazimo, da v petrijevki ne ostanejo koščki natrija. Pinceto in nož po uporabi prežarimo. Če v laboratoriju ostanejo majh-ne količine natrija, ga lahko odstranimo pri reakciji z etanolom.

Majhen košček natrija, ki smo ga odrezali pri prejšnjem poskusu, damo v čašo z vodo. Natrij burno reagira z vodo, nastane kroglica natrija, ki se zaradi nastalega vodika hitro giblje po površini vode. Pri reakciji dobimo natrijev hidroksid, kar dokažemo z indikatorjem fenolftaleinom. Učencem razložimo pojem indikatorja (pokazatelj) in njegovo uporabo. Povemo jim, da bodo več o kislinah in bazah spoznali v 9. raz-redu. Ta poskus lahko naredimo še na dva drugačna načina, opisana v delovnem zvezku (DZ

9 in 10 ).

Učence s primeri opozorimo na nepravilnosti pri eksperimentalnem delu. Sezna-nimo jih s primeri nesreč pri eksperimentiranju zaradi neznanja in neustreznih po-gojev za delo.

Na katere lastnosti alkalijskih kovin lahko sklepamo iz ugotovitev pri rezanju natrija?

Zakaj natrij hranimo v petroleju?

Zakaj nastane iz koščka natrija, ko ga damo v vodo, kroglica natrija?

Razloži, zakaj smo v raztopino po reakciji natrija z vodo dali fenolftalein.

Učencem pokažemo znake za nevarnost in jih vprašamo, kaj sporočajo.

2 Naredimo demonstracijski poskus »Reakcije kovin z vodo« (DZ 9 ).

Učenci naj najprej preberejo napotke za hranjenje in rezanje natrija ter na osnovi opa ženih sprememb površine sveže odrezanega koščka natrija na zraku odgovorijo na zastavljeno vprašanje pri nalogi v delovnem zvezku. Pri tem jih znova opozorimo na nevarnosti pri delu z nekaterimi snovmi, na znake za označevanje nevarnosti in na pravilno ravnanje s snovmi, da se izognemo nesrečam. S snovmi naj delajo le tisti, ki so za to usposobljeni. Eksperimentiranje v »domačih laboratorijih« je lahko smrtno nevarno.

Opisan način izvedbe reakcije natrija z vodo je varen, ker je gibanje natrija omejeno, nazorno pa je tudi značilno obarvanje indikatorja fenolftaleina.

Na začetku opisa tega poskusa je v delovnem zvezku podan zapis reaktantov in pro-duktov pri tej reakciji. Ta zapis uporabimo pri dopolnjevanju in urejanju enačbe za reakcijo natrija in vode. Učencem je lahko v pomoč tudi zapis te enačbe v učbeniku (str. 77).

Katere snovi so reaktanti in katere produkti pri tej kemijski reakciji?

Povej njihova imena in formule ter zapiši kemijsko enačbo za to reakcijo.

3 Naredimo demonstracijski poskus: »Reakcija natrija z vodo na filtrirnem papirju« (DZ

10 ).

Reakcijo natrija z vodo izvedemo tako, da položimo majhen košček natrija na moker filtrirni papir. Natrij reagira z vodo na filtrirnem papirju. Pri tem se sprosti toliko to-plote, da se filtrirni papir vžge in zgori. S tem poskusom dokažemo, da je ta reakcija eksotermna. Učencem lahko tako nazorno pokažemo, da se pri kemijskih reakcijah energija (toplota) sprošča ali veže.

Zakaj se je papir vžgal, čeprav je bil na vodi?

Zakaj rečemo, da se toplota veže, in ne porablja?


74

4 Rešimo nalogo 12 v delovnem zvezku.

Z učenci si na zgoščenki v mapi »Poskusi« v podmapi »6. Elementi v periodnem sis-temu« ogledamo reakcije litija, natrija in kalija z vodo. Primerjamo hitrost reakcij med seboj in na osnovi tega sklepamo na reaktivnost alkalijskih kovin. Ugotovimo, da re-aktivnost alkalijskih kovin raste po skupini navzdol. Litij, natrij in kalij hranimo v petro le ju, rubidij in cezij pa sta tako reaktivna, da ju hranimo v zataljenih steklenih ampulah.

S poskusom (DZ 13 ), ki ga učenci lahko naredijo v skupinah, pokažemo, da zemelj-

skoalkalijske kovine reagirajo podobno kot alkalijske kovine, le da njihove reakcije potekajo počasneje. Učenci lahko sklepajo, da so zemeljskoalkalijske kovine manj reaktivne od alkalijskih. Pri poskusu primerjamo reakciji kalcija in magnezija z vodo. Iz poteka reakcije je razvidno, da je kalcij bolj reaktiven od magnezija. Reakciji sta posneti tudi na zgoščenki. Učenci dopolnijo in uredijo kemijski enačbi za ti dve reakciji. Iz nepopolne enačbe za reakcijo magnezija in vode je razvidno, da tudi pri reakciji zemeljskoalkalijskih kovin z vodo nastaneta hidroksid kovine in vodik. Enač-ba za reakcijo kalcija z vodo je zapisana tudi v učbeniku (str.78).

Izpolnimo preglednico za alkalijski kovini (natrij, kalij) in zemeljskoalkalijski kovini (kalcij, magnezij). Na osnovi podatkov v preglednici naj učenci razvrstijo te kovine glede na reaktivnost.

Na osnovi katerih sprememb pri reakciji alkalijskih kovin z vodo lahko sklepamo, katera alkalijska kovina je najbolj reaktivna?

Primerjaj, kako shranjujemo alkalijske kovine in kako zemeljskoalkalijske kovine. Ali lahko na osnovi tega primerjamo reaktivnost teh dveh skupin kovin?

Reaktivnost teh dveh skupin kovin lahko primerjamo tudi na osnovi poteka reakcij teh kovin z vodo. Primerjaj potek reakcije natrija z vodo in kalcija z vodo. Katera kovina je bolj reaktivna?

Katere snovi nastanejo pri reakciji alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin z vodo?

Ali je plin vodik sestavina zraka?

Kaj meniš, ali magnezij prevaja električni tok ali ne? Ali ugotovitev za magnezij velja tudi za druge kovine? Utemelji svoj odgovor. Preizkusi, ali magnezij prevaja električni tok. Košček magnezija poveži v tokokrog z baterijo in žarnico.

cilji Učenci: ponovijo spojine alkalijskih in zemljskoalkalijskih kovin, ki jih

že poznajo;

spoznajo nekatere nove spojine alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin;

spoznajo pomen plamenskih reakcij za prepoznavanje nekaterih alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin.


1 S plamenskimi reakcijami lahko prepoznamo, katera alkalijska in zemeljskoalkalijska kovina je vezana v spojini. Poskus lahko naredimo na več načinov. V delovnem zvez-ku (DZ

16 ) sta opisana dva načina: (1) z grafitno palčko ali platinasto žičko in (2) značilno obarvanje plamena pri gorenju metanola. V učbeniku (str. 78) je podana slika tega poskusa, ki je tudi posnet na zgoščenki v mapi »Poskusi« v podmapi »6. Ele-menti v periodnem sistemu«. Učenci v preglednico vpišejo formule uporabljenih soli, ione kovin, ki obarvajo plamen, in barvo plamena. Na osnovi izpolnjene pre-glednice in barve plamena neznane soli lahko učenci sklepajo, katera kovina je ve-zana v spojini.


75

Kako bi dokazali, da je v spojini vezan kalij?

Kateri delci spojine obarvajo plamen?

2 Učence spomnimo na spojine alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin, ki so v morju. Omenimo tudi druge spojine, na primer natrijev hidroksid NaOH in kalijev hidro-ksid KOH (čistila), natrijev karbonat Na2CO3 (proizvodnja stekla) in natrijev hidro-genkarbonat NaHCO3 (pecilni prašek). Poudarimo pomen ionov alkalijskih in ze-meljskoalkalijskih kovin za pravilno delovanje organizmov.

Pri naravoslovju v 6. razredu so učenci spoznali apnenec (kalcijev karbonat CaCO3) kot surovino za pridobivanje žganega apna (kalcijev oksid CaO) in gašenega apna (kalcijev hidroksid Ca(OH)2). Z učenci ponovimo te procese in jih ponazorimo s ke-mijskimi enačbami. Pri tem poudarimo, da pri gradnji kalcijev hidroksid (gašeno apno) reagira z ogljikovim dioksidom iz zraka. Pri tem nastane kalcijev karbonat, ki poveže opeke ali zidake med seboj.

Razliko med mehko in trdo vodo so učenci že spoznali pri naravoslovju v 7. razredu, zato to vsebino samo ponovimo.

Katera spojina natrija je v pecilnem prašku?

Zakaj je ta spojina pomembna za peko peciva?

Za kaj vse še uporabljamo spojine natrija?

Kako dobimo iz kalcijevega karbonata kalcijev oksid?

V čem se razlikujeta kalcijev oksid in kalcijev hidroksid?

Kako pripravimo malto?

Zakaj se malta strdi?

Katera snov v zraku to povzroči?



76

Prehodni elementi cilj Učenci: se seznanijo z značilnimi lastnostmi prehodnih elementov.


V periodnem sistemu definiramo področje prehodnih elementov. Nekatere lastnosti prehodnih elementov lahko učenci razberejo iz preglednice v učbeniku (visoka tali-šča in gostota), nekatere pa iz vzorcev spojin prehodnih elementov (obarvanja); (str. 80). Na osnovi njihovih lastnosti lahko učenci sklepajo na njihovo uporabnost. Pomembno je, da učence spomnimo, da je v avtomobilskih katalizatorjih mrežica iz platine in rodija (prehodna elementa), ki omogoča kemijske reakcije, pri katerih iz dušikovih oksidov in ogljikovodikov nastanejo dušik, ogljikov dioksid in voda. Tako zmanjšamo onesnaženje zraka. Učence opozorimo še na pomen prehodnih ele-mentov v naši prehrani in tudi na njihovo strupenost za organizme (preglednica na str. 80 v učbeniku).

Katere lastnosti so značilne za prehodne elemente? V katero skupino elementov uvrščamo prehodne elemente (kovine, nekovine, polkovine)?

Za kaj vse so pomembni prehodni elementi in njihove spojine?

cilj Učenci: na osnovi poskusov spoznajo reakcijo kovin s kislinami.


1 Učenci spoznajo reakcijo med cinkom in klorovodikovo kislino (DZ 14 ). Kot pro-

dukt reakcije dokažemo vodik. V delovnem zvezku so natančno opisane stopnje poskusa: (1) vodik ulovimo v balonček, (2) iz balončka ga vzamemo z brizgo in uva-jamo v milnico, (3) v vodik v mehurčkih damo gorečo trsko. Ker so količine vodika v mehurčkih majhne, slišimo pri reakciji le rahel pok. Izvedba poskusa je varna in tudi nazorna, ker zberemo vodik v balončku in ga lahko večkrat dokažemo (v več mehurčkov z vodikom damo gorečo trsko).

2 Učencem povemo, da podobno kot cink reagirajo s klorovodikovo kislino tudi neka-tere druge kovine (DZ

15 ). Poskus navežemo na reakciji kalcija in magnezija z vodo. Pri obeh reakcijah nastanejo enaki produkti (vodik in hidroksid), vendar iz poteka poskusa lahko sklepamo, da je kalcij bolj reaktiven od magnezija. Iz poteka reakcij izbranih kovin s klorovodikovo kislino lahko kovine razvrstimo v vrsto od najbolj do najmanj reaktivne.

Katere snovi nastanejo pri reakciji cinka s klorovodikovo kislino?

Kako dokažemo plin, ki pri tem nastane?

Katera snov nastane pri reakciji vodika s kisikom?

Ali vsi prehodni elementi enako reagirajo s klorovodikovo kislino kot cink?


77

cilji Učenci: spoznajo pridobivanje surovega železa in jekla;

ponovijo proces rjavenja in zaščito površin železa pred rjavenjem;

definirajo zlitine in spoznajo nekatere pogostejše zlitine;

spoznajo pridobivanje cinka iz sulfidnih rud in bakra iz azurita.


1 V učbeniku (str. 81) je podana shema plavža, v kateri so prikazane stopnje prido-bivanja železa iz rude. Posamezne stopnje so ponazorjene s kemijskimi enačbami. Učence navajamo na branje shem (število stopenj pridobivanja, pogoji, pod katerimi potekajo reakcije) in na analizo kemijskih enačb (produkti posamezne stopnje, agre-gatna stanja produktov). Shem in enačb reakcij naj se učenci ne učijo na pamet, bolj pomembno je, da znajo iz sheme razbrati in povezati ključne podatke.

Učencem razložimo razliko med surovim železom in jeklom ter kako dodajanje posa-meznih kovin železu vpliva na njegove lastnosti. Jeklo definiramo kot zlitino železa z majhnim deležem ogljika in drugih kovin. V učbeniku so navedene nekatere po-membne zlitine in njihova uporaba.

Z učenci ponovimo načine zaščite površin železa pred rjavenjem.

Naštej stopnje pridobivanja železa iz železove rude v plavžu.

Katero snov moramo dodati železovemu oksidu, da dobimo železo?

Pri kakšnih pogojih poteka ta reakcija?

V čem se razlikuje železo od jekla?

Ali je nerjaveče jeklo zmes ali čista snov?

Kako definiramo zlitine?

Naštej nekaj pogostejših zlitin.

V čem se razlikuje 24-karatno zlato od 18-karatnega?

2 V nalogi 17 v delovnem zvezku je podana shema za pridobivanje cinka iz cinkovega sulfida. Učenci morajo iz sheme razbrati reaktante in produkte posamezne stopnje ter z njimi dopolniti nepopolne enačbe reakcij za posamezno stopnjo. Namen na-loge ni, da bi se učenci učili reakcij in njihovih enačb na pamet, ampak naj razvijejo sposobnost branja shem.

Tudi v šoli lahko učencem eksperimentalno prikažemo pridobivanje bakra iz mine-rala azurita (DZ

18 ) v dveh stopnjah. V prvi stopnji dobimo pri segrevanju bakrov oksid CuO, ki ga v drugi stopnji pri reakciji z ogljem pretvorimo do bakra. Učenci naj opazujejo spremembe snovi v posamezni stopnji in s pomočjo podanih reaktantov in produktov v besedilu vaje zapišejo enačbe reakcij v posamezni stopnji. Namen naloge je, da navaja učence na iskanje podatkov v besedilih in na pisanje kemijskih enačb. V enačbah ob formulah snovi zapisujemo njihova agregatna stanja.

Naštej in razloži stopnje pridobivanje bakra iz azurita (katera bakrova spojina nastane v prvi stopnji in kaj nastane v drugi stopnji).



78

Nekovine prevladujejo v živem svetu cilji Učenci: spoznajo pomen nekovin in njihovih spojin za življenje;

se navajajo na strokovno izražanje;

ponovijo in nadgradijo poznavanje kroženja dušika v naravi;

spoznajo, da rastline potrebujejo za rast dušikove, fosforjeve in kalijeve spojine ter pomen umetnih gnojil;

spoznajo na osnovi poskusa nekatere lastnosti amonijaka.


1 Učence vprašamo, kje vse najdemo nekovine in njihove spojine v naši okolici. Pri tem poudarimo pomen spojin nekovin (maščob, ogljikovih hidratov in beljakovin) za organizme.

Učenci naj rešijo naloge 19, 20 in 21 v delovnem zvezku. Pri tem ponovijo, katere snovi potrebujejo rastline in kakšne so posledice pomanjkanja teh snovi za njihovo rast.

Z učenci preberemo shemo za kroženje dušika v naravi (učbenik, str. 84), ki je na prvi pogled dokaj zapletena. Izhodišče sheme je plin dušik v zraku, ki ga lahko bakte-rije na stročnicah pretvorijo v nitrate, medtem ko lahko druge bakterije nitrate v prsti pretvorijo nazaj v plin dušik. Te povezave so označene z vijoličnimi črtami. Z zele-nimi črtami so označeni prehodi spojin dušika, predvsem nitratov, v prst. Razvidno je, da so spojine dušika tudi v produktih razkroja rastlinskih in živalskih odpadkov in da lahko prsti dodajamo nitrate kot umetna gnojila. Nitrati, ki jih rastline ne porabijo za rast, se spirajo v podtalnico in jo onesnažujejo.

Učenci dopolnijo shemo za kroženje dušika (DZ 26 ).

V katerem delu periodnega sistema so nekovine?

V katerih za življenje pomembnih spojinah so vezane nekovine?

Kateri so glavni elementi, vezani v spojinah, ki so v rastlinah?

Spojine katerih elementov so pomembne za rast rastlin?

Kako vpliva pomanjkanje teh snovi na rast rastlin?

Kaj hočemo povedati s tem, ko rečemo, da dušik kroži v naravi?

2 Učencem pojasnimo pomen kratice NPK na vrečah umetnih gnojil.

Naloge 19, 20 in 21 v delovnem zvezku se navezujejo na spojine dušika, fosforja in kalija, ki so potrebne za rast rastlin. Učenci morajo odgovoriti, kako pomanjkanje teh spojin vpliva na rast rastlin in kakšne so posledice čezmernega gnojenja z umetnimi gnojili na življenjske pogoje v vodi.

Učenci v skupinah naredijo poskus: »Kako vplivajo umetna gnojila na rast alg?« (DZ

22 ).

Poskus se navezuje na življenjske pogoje za rast akvarijskih rastlin. Spremljamo rast rastlin v akvarijski vodi, ki smo ji dodali gnojila, in akvarijski vodi brez dodanih gnojil.

V tem poglavju so omenjene nekatere spojine dušika, pomembne za rast rastlin ( nitrati so soli dušikove kisline, kalijev nitrat KNO3 in amonijev nitrat NH4NO3, amoni-jak NH3). Učencem pojasnimo, da bodo te spojine bolje spoznali v poglavju Kisline in baze.


79

V kakšni obliki dodajamo snovi, potrebne za rast rastlin, če jih v prsti primanjkuje?

Kaj pomeni oznaka NPK na vrečah z umetnimi gnojili?

Kako prepoznamo, da so v površinski vodi raztopljene spojine dušika in fosforja?

3 Naredimo poskus: »Pridobivanje amonijaka« (DZ 24 ).

V šoli lahko dobimo amonijak z reakcijo med amonijevim kloridom in kalcijevim hidroksidom. Poskus naredimo po navodilih v delovnem zvezku. Amonijak prepo-znamo po značilnem vonju in po obarvanju vlažnega rdečega lakmusovega papirja. Pri tej reakciji reaktanti vežejo toploto iz okolice (endotermna reakcija). Posledica tega je, da se reakcijska zmes močno ohladi (merjenje temperature pred začetkom reakcije in v času reakcije). Čaša z reakcijsko zmesjo se lahko tako ohladi, da nekaj kapljic vode, ki jih nanesemo med zunanje dno čaše in ploščico stiroporja, zmrzne. Stiropor se prime zunanjega dna čaše.

Učitelj naredi poskus (DZ 25 ), s katerim dokažemo, da so v umetnih gnojilih spo-

jine, ki vsebujejo vezan amonijak. Iz teh spojin lahko dobimo plin amonijak, če na umetno gnojilo nalijemo razredčeno vodno raztopino natrijevega hidroksida, ki je močna baza. Plin amonijak prepoznamo po vonju in po tem, da modro obarva vla-žen rdeč lakmusov papir.

Ali se pri reakciji med amonijevim kloridom in kalcijevim hidroksidom toplota veže ali sprošča? Svoj odgovor poveži z izsledki poskusa.

Katere značilnosti amonijaka si spoznal pri poskusu?



80

Halogeni elementi cilji Učenci: primerjajo lastnosti halogenov in prepoznavajo pravilnosti;

prepoznajo nevarne lastnosti snovi in spoznajo, kako z njimi varno ravnamo;

spoznajo nekatere spojine halogenov, pomembne za naše življenje.


1 Učence vprašamo, na kaj lahko sklepamo iz tega, da so halogeni elementi VII. sku-pine periodnega sistema. Želimo, da učenci odgovorijo, da imajo atomi teh elemen-tov sedem valenčnih elektronov. To povežemo s stabilno strukturo delcev, ki imajo osem elektronov na zunanji lupini. Učence vprašamo, kateri delci nastanejo, če ato-mi halogenov sprejmejo en elektron. Za veliko učencev je nastanek ionov iz atomov zahtevna vsebina. Zato je dobro, da ponovimo, kar so že spoznali pri obravnavi zgrad be atoma in povezovanja delcev. Tako lahko ugotovimo, da atomi halogenov sprejmejo en elektron in pri tem nastanejo ioni z negativnim nabojem. Iz tega izpe-ljemo, da halogeni tvorijo ionske spojine, ki so v naravi, in da v elementarnem stanju tvorijo dvoatomne molekule, ki jih ni v naravi.

Pri reševanju nalog 27, 28, in 29 si pomagamo s slikami halogenov pri sobni tempe-raturi (učbenik, str. 85), ki jih povežemo s preglednico, v kateri so navedeni agregat-na stanja in delci v halogenih. Učencem pokažemo kristalčke joda. Nekaj kristalčkov joda segrejemo v epruveti in pokažemo, da jod sublimira. Pokažemo tudi bromo-vico in povemo, da je to raztopina broma v vodi. Če je v steklenički z bromovico na dnu še neraztopljen brom, na to opozorimo učence.

Naštej nekaj spojin halogenih elementov v naravi.

Ali so halogeni elementi lahko v naravi tudi kot elementi? Svoj odgovor utemelji glede na njihov položaj v periodnem sistemu.

Kako se razlikujejo agregatna stanja halogenih elementov pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku?

Kako imenujemo prehod trdnega joda v pare?

Opiši videz trdnega joda in videz uparjenega joda.

2 To povežemo s strupenostjo halogenov v elementarnem stanju in nestrupenostjo spojin halogenov, kar navežemo na uporabnost halogenov in njihovih spojin. Iz she-me (učbenik, str. 86) lahko učenci razberejo, kje vse so spojine halogenov v snoveh, ki jih pogosto uporabljamo.

Naloga 30 in poskus 31 se navezujeta na varekino, v kateri so spojine klora. Učenci preberejo nalepko na steklenici, v kateri je bila varekina (učencem damo prazno ste-klenico varekine, da je ne polijejo). Ugotovijo naj, kaj pomeni znak na steklenici z varekino in preberejo opozorila in napotke pri delu z varekino. Pri poskusu učenci čistijo madeže črnila na beli krpici. Učencem damo z vodo razredčeno varekino in jih opozorimo na obvezno uporabo gumijastih rokavic pri delu z njo.

Ali se s spojinami halogenov pogosto srečamo? Utemelji svoj odgovor.

Kaj je varekina?

Kaj pomenijo znaki na steklenici varekine?

Kako je potrebno ravnati z varekino?

Kaj bi se zgodilo, če bi dali z barvnim vzorcem potiskan prt v vodno raztopino varekine?


81

Naloge 1 V zraku je 20,9 prostorninskega odstotka kisika. Zakaj se količina kisika v zraku

ne zmanjšuje, čeprav se kisik porablja pri dihanju?

Rešitev: Kisik nastaja pri fotosintezi in se porablja pri dihanju.

2 Naloge in vprašanja se navezujejo na elemente, podane v delu periodnega sistema.

a) V delu periodnega sistema z barvicami označi kovine, polkovine in nekovine.

b) Kateri elementi so sestavljeni iz dvoatomnih molekul?

c) Naštej elemente, katerih spojine so v umetnih gnojilih.

č) Katera dva elementa uporabljamo za zlitino, ki se uporablja v avtomobilski industriji?

Rešitve:

b) Halogeni elementi (F2 , Cl2 , Br2 , I2 ), kisik O2 , dušik N2 .

c) Kalij, dušik in fosfor.

č) Aluminij in magnezij.

3 Neznan trden element smo dali v mrzlo vodo. Pri tem nismo opazili spremembe. Nato smo vodo z elementom segreli in opazili, da iz elementa izhajajo mehurčki plina. Ko je element reagiral, smo dali v tekočino nekaj kapljic indikatorja fenolftaleina. Tekočina se je obarvala vijolično. Odgovori na vprašanja.

a) V kateri skupini periodnega sistema je neznan element, ki smo ga dali v vodo?

b) Kaj smo dokazali z obarvanjem indikatorja fenolftaleina?

c) Kateri plin je nastal pri reakciji med neznanim elementom in vodo?

Rešitve:

a) Element je v II. skupini periodnega sistema.

b) Dokazali smo, da je pri reakciji nastal hidroksid (baza).

c) Pri reakciji je nastal plin vodik H2 .

4 Napiši enačbe za naslednje kemijske spremembe. V enačbah označi agregatna stanja reaktanta in produktov.

a) Kalcijev karbonat segrevamo pri temperaturi nad 1000 °C. Pri tem nastaneta kalcijev oksid in ogljikov dioksid.

b) Ogljik zgori s kisikom v ogljikov dioksid.

c) Kalij reagira z vodo. Pri tem nastaneta vodik in kalijev hidroksid.

č) Aluminij reagira s kisikom v aluminijev oksid.

d) Dušik reagira z vodikom. Pri tem nastane amonijak.

e) Bakrov oksid CuO segrevamo z ogljem. Pri tem nastaneta baker in ogljikov dioksid.

Rešitve:

a) CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

b) C (s) + O2 (g) → CO2 (g)

c) 2 K (s) + 2 H2 O → 2 KOH (aq) + H2 (g)

č) 4 Al (s) + 3 O2 (g) → 2 Al2 O3 (s)

d) N2 (g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)

e) 2 CuO (s) + C (s) → 2 Cu (s) + CO2 (g)



82

5 Apnenec segrevamo nad 1000 °C. Po končanem segrevanju preostane trdna snov, na katero nalijemo vodo. Del te snovi se raztopi, del pa ostane neraztopljen. Bistro tekočino nad neraztopljeno snovjo odlijemo v čašo in po slamici pihamo vanjo. Opazimo, da je bistra raztopina postala motna.

a) Katera snov je povzročila to spremembo?

b) Katera snov je pomotnila raztopino?

Rešitve:

a) To spremembo je povzročil ogljikov dioksid, ki je v zraku.

b) Kalcijev karbonat, ki v vodi ni topen.

6 Na osnovi lastnosti snovi sklepaj, za katero snov veljajo spodnje trditve.

a) Snov je pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku tekočina, ki prevaja električni tok. Kateri element je lahko to?

b) Snov je pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku rdečerjava tekočina, nad katero so hlapi enake barve. Snov ne prevaja električnega toka. Kateri element bi bil lahko to?

c) Element pridobivajo iz pepela morskih alg. Njegovo raztopino v etanolu uporabljamo kot blago razkužilo. Pri ohlajanju par tega elementa se izločijo sivo črni kristalčki. Kateri element bi bil lahko to?

č) Element je pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku trdna snov, ki jo hranimo v petroleju. Spojine tega elementa obarvajo plamen vijolično. Kateri element bi bil lahko to?

d) Neznan element se rad spaja z elementom, ki je pri sobni temperaturi in atmosferskem tlaku plin. Spojina teh dveh elementov obarva plamen gorilnika rumeno in se veliko uporablja v gospodinjstvu. Katera spojina je to?

Rešitve:

a) živo srebro

b) brom

c) jod

č) kalij

d) natrijev klorid

7 Dobro si oglej slike, ki ponazarjajo poskus z železnimi žeblji, in odgovori na spodnja vprašanja.

a) Železni žeblji so v treh epruvetah v različnih okoljih. Kaj se pri poskusu spreminja in kaj ne?

b) Kaj smo želeli ugotoviti s poskusom?

c) Napovej izid poskusa.

Rešitve:

a) Pri poskusu so enaki žeblji in prostornina različnih vrst vode. V epruvetah

so različne vrste vode: prekuhana voda (brez raztopljenih plinov in z manjšo

trdoto kot vodovodna voda), vodovodna voda, morska voda.

b) Ugotoviti smo želeli, kako vrsta vode vpliva na rjavenje.

c) Železen žebelj bo rjavel v vseh treh epruvetah,

najhitreje v epruveti z morsko vodo.


83

8 Katera ugotovitev ni pravilna za bron?

A Bron je spojina bakra in kositra.

B Eno izmed obdobij razvoja človeške civilizacije je bronasta doba.

C Bron je zelo trd in obstojen.

Č Bron dobimo s taljenjem bakra in kositra.

Rešitev: A

9 Katera ugotovitev je pravilna za vodni kamen?

A Je zmes trdnega kalcijevega in magnezijevega hidrogenkarbonata.

B Je zmes trdnega kalcijevega in magnezijevega oksida.

C Je zmes kalcijevega in magnezijevega karbonata.

Č Je zmes kalcijevega in magnezijevega hidroksida.

Rešitev: C

10 Katera ugotovitev ni pravilna za reakcijo kalija z vodo?

A Kalij zagori z vijoličastim plamenom.

B Nastane kalijev oksid.

C Nastane vodik.

Č Reakcija s kalijem poteka bolj burno kot reakcija z natrijem.

Rešitev: B


84


Družina ogljikovodikov Učbenik � 87–110


poglavja v učbeniku Ogljikovodiki, naši dobri znanciRaznolikost molekul ogljikovodikovOsebna izkaznica ogljikovodikovLastnosti ogljikovodikovReakcije ogljikovodikovEnaki in vendar različniKoristni in škodljivi ogljikovodiki

Z industrializacijo, ki se je začela s koncem 19. sto-letja prejšnjega tisočletja in se razcvetela v prvi po-lo vici 20. stoletja, je nafta kot ključni vir energije postala vse bolj pomembna. Postopno je postalo jasno, da nafta ni samo koristen vir energije, pač pa tudi dragocen vir surovin, ki je omogočil raz-cvet kemične in farmacevtske industrije ter vrste sorodnih industrijskih panog. Danes je naraščajo-ča poraba produktov nafte vzrok za vse večje one-snaževanje okolja in globalne okoljske spremem-be, ki se odražajo v izgubi biološke raznolikosti, v globalnih vremenskih spremembah, obolenjih di-hal, naraščajočih alergijah in drugih nevšečnostih.

V poglavju uvodoma predstavimo ogljikovodike kot »dobre znance« učencev, saj se z njimi srečuje-jo dnevno, ko se vozijo s kolesom, avtomobilom, brcajo žogo, igrajo tenis, si naročajo obrok v resta-vraciji za hitro prehrano. Spoznamo, da so oglji-kovodiki pomembna osnova našega današnjega življenjskega sloga in tudi standarda. Na kratko predstavimo nafto in zemeljski plin kot vira oglji-kovodikov in omenimo njun izvor. S preprostim poskusom se prepričamo, da ogljikovodiki vsebu-jejo ogljik in vodik, ter opozorimo na nevarnost zastrupitve z ogljikovim oksidom zaradi nepopol-nega izgorevanja derivatov nafte.

Po uvodnem razgovoru preidemo na submikro-skopsko raven in razložimo zgradbo molekul oglji-kovodikov. Osnova za razumevanje zgradbe je tetraeder, ki se najbolj popolno izraža v zgradbi molekule metana, najbolj preprostega ogljikovo-dika. Učencem omogočimo, da sami sestavljajo molekule ogljikovodikov, in izkustveno ugoto vi-jo, da se ogljikovi atomi lahko povezujejo v ve ri-ge, razvejene ali nerazvejene, v obroče z raz ličnim številom ogljikovih atomov, ter da so nekatere mo lekule tudi ploskovne oziroma nitaste zgrad-be. Tako prek igre razvijemo osnovno delitev oglji kovodikov na ciklične, aciklične, nasičene in nenasičene ogljikovodike.

Po prvih izkušnjah z zgradbo ogljikovodikov se nekoliko bolj poglobimo v načine zapisov mole-kul ogljikovodikov z molekulskimi in strukturni-mi formulami ter predstavimo osnovo njihovega poimenovanja na osnovi imenoslovja IUPAC. Na teh temeljih obdelamo alkane in cikloalkane ter alkene in alkine. Lastnosti ogljikovodikov pred sta-vimo v preglednici, iz katere učenci ugotav ljajo, kako dolžina verige ogljikovih atomov v molekuli ogljikovodika in dvojna vez vplivata na vrelišče, tališče in topnost v vodi. Topnost ogljikovodikov v polarnem topilu – vodi in slabo polar nem to-pilu – diklorometanu tudi eksperimentalno pred-stavimo.

Nadaljujemo z eksperimentalno ponazoritvijo naj-bolj značilnih reakcij ogljikovodikov: gorenja, adi-cije, substitucije in krekinga, ter obdelamo pre-delavo nafte, predstavimo glavne proizvode ter njihovo uporabo.

Temu eksperimentalnemu delu znova sledi nekaj teorije, kjer na osnovi sestavljanja modelov mo-lekul ogljikovodikov uvedemo pojma verižne in položajne izomerije ter poimenovanje izomerov.V nadaljevanju predstavimo ogljikovodike kot po-membna goriva, saj z njimi krijemo kar 65 % vseh potreb po energiji. Ogljikovodike kot surovinsko osnovo kemijske industrije obdelamo s predsta-vitvijo nekaterih praktičnih izdelkov iz našega vsak danjika: antifriza, plastike, gume, izolacijskih materialov in podobno.

Končamo z razlago učinkov uporabe ogljikovodi-kov na okolje. Razložimo razliko med globalnim ogrevanjem – toplo gredo in ozonsko luknjo. Glo-balno ogrevanje je posledica naraščajoče kon-centracije toplogrednih plinov v ozračju. Ti plini preprečujejo, da bi se toplota Zemlje neovirano iz menjala z vesoljem, ker absorbirajo toplotno sevanje in ga vračajo na Zemljo. Ozonska luknja pa je posledica razgradnje ozonske plasti v strato-

07 druzina ogljikovodikov.indd 8407 druzina ogljikovodikov.indd 84 7/3/2006 12:29:57 PM7/3/2006 12:29:57 PM

85

cilji iz učnega načrta Učenci: na osnovi poskusov spoznajo, da sta ogljik in vodik ključna

elementa organskih spojin;

na osnovi poskusov spoznajo reakcijo gorenja ogljikovodikov, produkte gorenja in njihov vpliv na okolje;

na osnovi sestavljanja modelov opredelijo vzroke za številčnost in raznolikost organskih spojin;

na osnovi sestavljanja modelov spoznajo kriterije za razvrstitev ogljikovodikov v aciklične, ciklične, nasičene in nenasičene;

znajo zapisovati preproste ogljikovodike z molekulskimi, racionalnimi in strukturnimi formulami ter ob tem spoznavajo osnove kemijskega imenoslovja ogljikovodikov;

na osnovi poskusov znajo razlikovati med nasičenimi in nenasičenimi ogljikovodiki – razlikujejo med reakcijama substitucije in adicije;

vedo, da sta nafta in zemeljski plin ključna vira organskih spojin, zlasti ogljikovodikov;

na osnovi poskusov in z uporabo virov podatkov spoznavajo lastnosti ogljikovodikov in spoznanja povežejo s postopki varnega shranjevanja in dela z ogljikovodiki;

vedo, da so pri sobnih pogojih nasičeni ogljikovodiki nereaktivni, da pa jih lahko pod posebnimi pogoji pretvorimo v reaktivnejše nenasičene ogljikovodike ali halogenoogljikovodike;

spoznajo vplive halogeniranih ogljikovodikov na tanjšanje ozonske plasti v stratosferi;

spoznajo osnovne vplive uporabe ogljikovodikov na okolje in akcije za zmanjšanje škodljivih učinkov.

ključni pojmi


Ogljikovodiki, naši dobri

znanci

Kaj je nafta? nafta, zemeljski plin

Ogljikovodiki vsebujejo ogljik in vodik.

ogljikovodiki, gorenje ogljikovodikov

Raznolikost molekul

ogljikovodikov

Verige in obroči tetraeder, strukturna formula, molekulski modeliaciklični – razvejeni, nerazvejeni,ciklični,prostorska, ploskovna in nitasta zgradba

sferi, ki jo pospešujejo klorovi atomi. Ti se spro-ščajo iz halogeniranih derivatov ogljikovodikov pod vplivom ultravijoličnih žarkov sonca.

Za popestritev priporočamo, da učenci prebe rejo tudi zanimivost o termitih, ki proizvajajo metan, ter o eteričnih oljih, ki so tudi vir ogljikovodikov. Eterična olja imajo vse večji pomen zlasti v ko-

zmetični, prehranski ter farmacevtski industriji, kjer nadomeščajo surovine, pridobljene iz nafte. Na kemijski izobraževalni mreži KemInfo je do-stopna baza eteričnih olj, ki jo bo zaradi izredne uporabnosti marsikateri učenec z veseljem pogle-dal in morda dobil zamisel za kakšno zanimivo raziskovalno nalogo.


86


Osebna izkaznica

ogljikovodikov

Ogljikovodiki z enojnimi vezmi – alkani in cikloalkani

alkani – strukturna, racionalna, molekulska formula, splošna formula,radikali

Ogljikovodiki z dvojnimi in trojnimi vezmi – alkeni in alkini

alkeni in alkini: strukturna, racionalna, molekulska formula,osnova imenoslovja ogljikovodikov

Lastnosti ogljikovodikov vrelišče, tališče topnost, emulzija

Reakcije ogljikovodikov

gorenje, produkti gorenja, sajeadicija na dvojno vez,halogenoalkani,substitucija vodika, halogenoalkani,kreking parafina

Predelava nafte destilacija nafte – produkti destilacije

Enaki in vendar različni

izomerijaverižni izomeripoložajni izomeri

Koristni in škodljivi

ogljikovodiki

Ogljikovodiki so goriva bencin, oktansko število

Ogljikovodiki so surovine

plastika, polieten, polipropen, polistiren, butadien

Učinki ogljikovodikov na okolje

globalno ogrevanje, toplogredni plini, halogenirani derivati ogljikovodikov, ozonska luknja

dodatna literatura Vrtačnik, M., Zupančič - Brouwer, N.: Organska kemija, učbenik za pouk kemije v gimnaziji, Tehniška založba Slovenije, Ljubljana, 2003.

Za interaktivno delo z modeli priporočamo spletni naslov:http://www.keminfo.uni-lj.si/proj/modeli/index.html.


DRUŽINA OGLJIKOVODIKOV

87

Ogljikovodiki, naši dobri znanci cilji Učenci: spoznajo, da proizvode na osnovi ogljikovodikov skoraj dnevno

uporabljajo in da ti proizvodi predstavljajo osnovo našega sloga življenja;

spoznajo, da je surova nafta zmes anorganskih in organskih spojin, med slednjimi pa prevladujejo ogljikovodiki;

na osnovi poskusa izkustveno spoznajo, da so ogljikovodiki sestavljeni iz dveh elementov: ogljika in vodika;

na osnovi lastnega dela spoznajo pomen nafte za svetovno gospodarstvo.


Učenci naj najprej preberejo prvi odstavek (učbenik, str. 88). Sledi razgovor o tem, kaj imajo mali mikroorganizmi opraviti z našim udobjem. Izpeljemo pojma nafta in zemeljski plin in poudarimo, da je med organskimi sestavinami nafte največ ogljiko-vodikov.

Naredimo poskus »Gorenje ogljikovodikov«. Prižgemo večjo svečo in v plamen damo stekleno paličico. Nad svečo poveznemo večjo suho čašo, ki se orosi. Dokažemo saje, ki so oblika ogljika, in vodno paro.

Sveča je iz parafina, ki je zmes trdnih ogljikovodikov. Pri gorenju nastaja vodna para, kar je dokaz, da ogljikovodiki vsebujejo vodik. Saje so dokaz, da ogljikovodiki vse-bujejo ogljik. Opozorimo učence na barvo plamena – žareče saje obarvajo plamen svetleče rumeno. Bolj je plamen rumeno žareč, več saj vsebuje. Omenimo potrebo po rednem ometanju dimnikov, da odstranimo saje, ki so se nabrale zaradi izgo-revanja premoga in drv v peči. Saje bi lahko dimnik zamašile. Ker poleg saj pri gore-nju nastaja še ogljikov dioksid, bi ob zamašitvi dimnika ne bilo na voljo dovolj zraka ( kisika) za gorenje. Nastajal bi ogljikov oksid, ki je zelo strupen plin, saj se namesto kisika veže na hemoglobin v krvi in tako povzroči celično zadušitev. Učencem pred-stavimo še detektor za ogljikov oksid (zanimivost, učbenik, str. 89).

Podrobneje se v razlago procesa gorenja ne spuščamo, saj je to zelo kompleksen proces, pri katerem sodelujejo hidroksilni radikali in nastajajo različne zvrsti delcev.

Oblikujemo skupine po dva učenca. Polovica dvojic rešuje nalogo 1 (delovni zvez ek, str. 71), druga polovica dvojic pa nalogo 2. Pri tem lahko uporabljajo tudi učbenik geografije in druge vire, lahko jim pripravimo vire, ki jih dobimo na spletu ali pa naj-demo v dnevnem tisku. Učenci poročajo o svojih ugotovitvah.

Kako so mikroorganizmi, ki so živeli pred milijoni let, povezani z udobno vožnjo z avtomobilom?

Kaj je nafta?

Koliko spojin približno vsebuje?

Katere so glavne organske sestavine nafte?

Kako dokažemo ogljik v ogljikovodikih?

Kako dokažemo vodik v ogljikovodikih?



88

cilji Učenci: spoznajo, da so osnovni gradniki ogljikovodikov molekule,

in na osnovi poznavanja vrste vezi med atomi nekovin ugotovijo, da so vezi med ogljikovimi atomi in atomi vodika kovalentne;

izkustveno spoznajo, da je najbolj preprosta molekula ogljikovodikov tetraedrske oblike;

na osnovi dela z modeli spoznajo, da molekule višjih alkanov lahko ponazorimo s povezovanjem tetraedrov prek ogljikovih atomov.


1 Z učenci ponovimo lego ogljikovega ter vodikovega atoma v periodnem sistemu in razporeditev elektronov po lupinah. Učenci ugotovijo, da sta vodik in ogljik neko-vini, zato bo med atomi ogljika in vodika nastala kovalentna vez. Vsak ogljikov atom lahko tvori štiri kovalentne vezi, ker ima na zunanji lupini štiri elektrone.

Učence vprašamo, kako mislijo, da je sestavljena najpreprostejša molekula ogljiko-vodikov – metan. Spomnimo jih na sliko na strani 51 v učbeniku.

Priporočamo, da učenci sestavljajo modele (učbenik, str. 91). Če to zaradi premajh-nega števila kompletov ni možno, naj modele sestavlja učitelj, učenci pa jih skupaj z učiteljem analizirajo.

2 Zakaj je molekula metana tetraedrske oblike?

Sestavimo velik model molekule metana (DZ 3 ). Ko povežemo modele vodikovih

atomov z vrvico, dobimo obrise geometrijskega lika – tetraedra. Od matematikov si sposodimo leseni model tetraedra. Če so vodikovi atomi usmerjeni v oglišča tetra-edra, je razdalja med elektroni v kovalentni vezi največja – takrat je odboj med elek-troni najmanjši in molekula je zato najbolj stabilna.

Zapišemo molekulsko formulo metana in njegovo strukturno formulo.

Poudarimo, da je kot med atomi H, C in H (glej sliko) v tetraedru 109 °, kot v mole kuli metana je tudi 109 °, kot v strukturni formuli metana pa je 90 °. Povemo, da strukturna formula ne daje prave predstave o obliki molekule, ker je le projekcija tetraedra v rav-nino table oziroma zvezka. Projekcijo lahko prikažemo na grafoskopu.

3 Nastajanje verig ogljikovodikov ponazorimo z uporabo pravih modelov. Sestavimo dva modela tetraedra, iz vsakega odstranimo po en model atoma vodika in tetrae -dra povežemo med seboj z enojno vezjo. Dobimo model etana. Nato z modeli po -nazorimo še zgradbo molekule propana. Vedno na tablo narišemo še strukturno formulo.

Različne možnosti povezovanja ogljikovih in vodikovih atomov v verige in obroče naj sestavljajo, če je le možno, učenci sami. Naredimo vajo »Sestavimo modele raz-

Raznolikost molekul ogljikovodikov

H

C

H

HH

H

C

H

HH

ϕ = 109 °


89

ličnih ogljikovodikov« (učbenik, str. 91). Če bomo vajo izvedli kot demonstracijo, je dobro, da modele sestavimo pred šolsko uro, da ne bomo izgubljali preveč časa. Šti-rim skupinam učencev damo modele in nalogo, da povedo, iz koliko črnih in belih kroglic so modeli molekul sestavljeni. Vsi modeli so iz štirih črnih kroglic – dva mo-dela sestavlja deset belih kroglic, dva osem belih kroglic. Ugotovimo, da lahko iz ena-kega števila ogljikovih atomov izpeljemo različne oblike modelov molekul. Na tablo napišemo:

Učenci naj sestavijo še modele nasičenih in nenasičenih ogljikovodikov (učbenik, str. 92). Vsak model naj bo sestavljen iz dveh črnih kroglic.

Z učenci analiziramo modele molekul in ugotovimo:

Kaj predstavljalo štiri bucike, ki smo jih zapičili v teniško žogico?

Kaj predstavlja ena bucika, ki smo jo zapičili v žogico za namizni tenis?

Kdaj so elektroni v kovalentni vezi najbolj oddaljeni med seboj?

Ali strukturna formula predstavi pravo obliko metana?

Kakšni so koti med ogljikovimi atomi v molekuli metana?

Kakšni so koti med vodikovimi atomi v strukturni formuli metana?

Kako se lahko povezujejo ogljikovi atomi v molekulah ogljikovodikov?

Kakšne vrste vezi med ogljikovimi atomi so, poleg enojne, v molekulah ogljikovodikov?

Kaj pomeni izraz acikličen?

Kaj pomeni izraz nasičen?

Kaj pomeni, da je molekula nenasičena?

4 atomi C

10 atomov H 8 atomov H

verige

acikličniogljikovodiki

razvejeni razvejeni nerazvejeninerazvejeni

obroči

cikličniogljikovodiki

enojne trojnedvojne

nasičeni ogljikovodiki

nenasičeni ogljikovodiki

Med atomi C v molekulah so lahko vezi



90

cilja Učenci: se naučijo tvoriti imena ogljikovodikov v skladu z imenoslovjem

IUPAC ter znajo napisati strukturne, racionalne in molekulske formule prvih desetih alkanov, preprostih cikloalkanov, alkenov in alkinov z eno dvojno oziroma trojno vezjo;

spoznajo alkilne radikale, se naučijo poimenovati radikale ter jih uporabljati pri tvorjenju imen alkanov, alkenov in alkinov.


1 Z uporabo učbenika (str. 93–96) pojasnimo osnovna načela imenoslovja IUPAC in razložimo pomen imena IUPAC. Učenci se morajo naučiti imena prvih desetih alka-nov, ker na teh imenih temelji vse nadaljnje poimenovanje organskih spojin.

Učenci rešijo nalogo 4 v delovnem zvezku, pri tem naj uporabljajo zgoščenko. Učen-ci imena alkanov utrjujejo na osnovi individualnega dela z interaktivnimi modeli. Poudarimo, da so verige alkanov cikcakaste in ne ravne, kot to predstavimo v struk-turni formuli.

Pojasnimo razliko med strukturno in racionalno formulo – razložimo pomen besed racionalen – smotrn (z uporabo racionalnih formul porabimo manj prostora pri za-pisovanju formul organskih spojin).

Učencem povemo, da je možnih več zapisov racionalnih formul.

Sestavimo model molekule alkana, napišimo njegovo strukturno formulo na tablo in pokažimo nekaj možnosti racionalnega zapisa iste molekule.

Možnosti racionalnega (smotrnega zapisa) heptana:CH3–CH2–CH2–CH2–CH2–CH2–CH3 aliCH3–(CH2)2–CH2–CH2–CH2–CH3 aliCH3–(CH2)3–CH2–CH3–CH3 aliCH3–(CH2)4–CH2–CH3 aliCH3–(CH2)5–CH3

Formule lahko zapišemo tudi brez vezi med ogljikovimi atomi, na primer:CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3

2 Učenci naj rešijo nalogo 5 v delovnem zvezku. Namen naloge je, da sami spoznajo, da je aciklična spojina z molekulsko formulo C4H8 nenasičena in da je lahko dvojna vez na različnem mestu.

Učenci naj rešijo tudi nalogi 7 in 8. Pri tem vadijo in utrjujejo pretvarjanje strukturnih formul v molekulske in racionalne formule ter zapisovanje strukturne formule na osnovi modela molekul. S temi nalogami želimo doseči, da bi učenci razvili prehod med tridimenzionalno zgradbo molekul in dvedimenzionalnim zapisom.

Sposobnejši učenci lahko rešijo nalogo 9 v delovnem zvezku. Bistvo naloge je, da na osnovi števila ogljikovih in vodikovih atomov v modelu ugotovijo, da modeli A, B in C predstavljajo isto molekulo – da so to modeli molekule propana; model Č pa ne spada v to skupino, ker je model nenasičene molekule propena. Modeli so lahko kroglični, kalotni, cevasti ali skeletni.

Osebna izkaznica ogljikovodikov


91

Učenci naj vadijo poimenovanje organskih spojin. Rešijo naj naloge 10, 11 in 12 v de-lovnem zvezku na straneh 76–78. Učencem pri vsaki nalogi najprej pojasnimo zgled, nato pa naj samostojno po zgledu rešujejo nadaljevanje naloge. S temi nalogami utr-jujejo osnove IUPAC-ovega imenoslovja preprostih ogljikovodikov.

Da je poimenovanje lahko zelo zamotano in da je smiselno poznati udomačena ime-na spojin, jih opozorimo pri zanimivosti na strani 77 v delovnem zvezku.



92

Lastnosti ogljikovodikov cilja Učenci: na osnovi primerjanja podatkov o vreliščih, tališčih in topnosti

ogljikovodikov spoznajo vpliv dolžine alkilnega radikala, dvojne in trojne vezi na fizikalne lastnosti ogljikovodikov;

spoznajo vzroke za okoljske probleme, vezane na izlitja nafte.


1 Učenci delajo z učbenikom (str. 97) in delovnim zvezkom (str. 79 in 80, naloga 14). Preden jih zadolžimo za delo, ponovimo pojma vrelišče in tališče. Na osnovi podat-kov o vreliščih (preglednica v učbeniku na str. 97), učenci ugotavljajo, kateri ogljiko-vodiki so pri sobnih okoliščinah plini in kateri tekočine. (Spojine, katerih vrelišče je nižje od sobne temperature /20 °C/, so v plinastem agregatnem stanju pri sobni tem-peraturi in nad to temperaturo.)

Učenci morajo v tej preglednici najprej prepoznati alkane in alkene ter njihove po-datke prenesti v preglednico v delovnem zvezku na strani 79 (naloga 14).

Iz urejenih podatkov lahko ugotovijo zakonitost, da vrelišče nerazvejenih alkanov narašča z daljšanjem dolžine radikala oziroma večanjem števila ogljikovih atomov v molekuli. Ugotovijo tudi, da ta zakonitost ne velja za tališče in tudi ne povsem za topnost v vodi.

Iz primerjave vrelišč alkanov in alkenov ugotovijo, da so vrelišča alkenov nižja od vrelišč alkanov z enakim številom ogljikovih atomov v molekuli.

S primerjanjem vrelišč etana, etena in etina ugotovijo, da ima najvišje vrelišče etin. Učencem povemo, da to pomeni, da so privlaki med molekulami etina najmočnejši.

2 Učenci naredijo poskus »Topnost ogljikovodikov« po skupinah (DZ 15 ).

Dobro je, da topila pripravimo v kapalnih stekleničkah. Ocenimo, koliko kapljic je 1 ml, in učenci naj to prostorninsko enoto odmerjajo s štetjem ustreznega števila kapljic.

Učenci ugotovijo, da se organska topila ne mešajo z vodo. Opozorimo jih, da to ne pomeni, da se čisto nič ne topijo v vodi (graf na strani 80 v delovnem zvezku pove, da se tudi nepolarne snovi v vodi nekoliko topijo). Poudarimo, da tvorijo polarne in nepolarne snovi nestabilne emulzije. Za prikaz emulzije pripravimo emulzijo olja in vode v večjem liju ločniku. Učencem razložimo, zakaj nastaja emulzija (učbenik, str. 98).

Na koncu pogledamo še zanimivost (delovni zvezek, str. 81) in povežemo poskus s problemi onesnaževanja svetovnih morij z nafto zaradi nesreč tankerjev.

Različne primere onesnaževanja z nafto lahko učenci poiščejo tudi na medmrežju.

Kaj je vrelišče? Kaj je tališče?

Kolikšno mora biti vrelišče neke spojine, da bo pri sobnih okoliščinah tekočina?

Katere spojine v preglednici (učbenik, str. 97) so alkani, katere so alkeni?

Kako se spreminja vrelišče alkanov v odvisnosti od števila ogljikovih atomov v molekuli?

Zakaj primerjamo vrelišča alkenov in alkanov z enakim številom ogljikovih atomov?

Zakaj nafta plava na vodi? Kaj to pomeni za življenje v vodi?

Kako odstranjujejo naftne madeže?


93

Reakcije ogljikovodikov cilji Učenci: na osnovi poskusov spoznajo ključne reakcije ogljikovodikov:

gorenje, adicije, substitucije in kreking;

vedo, kako lahko na osnovi poskusa razlikujemo med alkani in alkeni oziroma alkini;

vedo, da je kreking ena ključnih reakcij pri predelavi nafte;

spoznajo pravila varnega ravnanja z reagenti in produkti reakcij.


1 Izvedemo poskus »Gorenje ogljikovodikov«.

Učence spomnimo na poskus z gorečo svečo, s katerim smo potrdili, da so ogljiko-vodiki sestavljeni iz ogljika in vodika.

Tokrat izvedemo poskus s heksanom in heksenom, primerjalno. Dokazati želimo, da imajo alkeni večji delež ogljika v molekuli kot alkani in je zato njihov plamen bolj sajast. Kjer je v laboratoriju vodna črpalka, poskus gorenja izvedemo tako, da bomo dokazali tudi ogljikov dioksid.

Skušajmo izvesti poskus »Oksidativna razgradnja parafina« (najdemo ga na zgoščen-ki, v mapi »Ogljikovodiki« med poskusi). Za izvedbo tega poskusa potrebujemo vodno črpalko, sicer se razvije preveč saj, vode in ogljikovega dioksida pa ne bomo dokazali.

V tem primeru dokažemo vodo z brezvodnim bakrovim sulfatom, ogljikov dioksid pa z reakcijo med ogljikovim dioksidom in raztopino kalcijevega hidroksida. Pri tem nastane oborina težko topnega kalcijevega karbonata.

Zapišemo enačbo gorenja in poudarimo, da je gorenje primer eksotermne reakcije. Opozorimo na nevarnosti nepopolnega gorenja in nastajanje ogljikovega oksida ter na eksplozivne zmesi ogljikovodikov in kisika.

2 Naredimo poskus »Nasičeni in nenasičeni ogljikovodiki – reakcija adicije«. Poskus je zelo enostaven in hiter. Izvedemo ga po navodilih v učbeniku. Učence moramo opo-zoriti na nevarnosti pri delu z ogljikovodiki in na strupenost broma.

Dobro je uporabljati kapalne stekleničke z reagenti. Raztopino broma dodajajmo po kapljicah in opozorimo učence, da se vsaka kapljica reagenta, ki jo dodamo alkenu, takoj razbarva, to pa se ne zgodi, če brom dodajamo alkanu.

Z reakcijsko shemo razložimo vzroke za razlike v reaktivnosti alkenov in alkanov ter uvedemo pojem adicije na dvojno vez. Povemo, da so adicije pomembne reakcije, ker tako pridobivamo alkohole in halogenirane ogljikovodike.

Učenci znajo zapisati tudi adicijo vode na simetrične alkene in adicijo vodikovih halo genidov, prav tako na simetrične alkene. Pri nesimetričnih alkenih namreč po-teka adicija v skladu z Markovnikovim pravilom, ki ga na tej stopnji izobraževanja ne obravnavamo.

Opozorilo: v učbeniku je na strani 100 napačno zapisna strukturna formula 1,2-dibro-moheksana – na drugem ogljikovem atomu je tiskarski škrat odvzel en vodikov atom.



94

3 Izvedemo poskus »Substitucija v molekuli cikloheksana« po opisu v učbeniku na strani 101.

Opozorilo: Erlenmajerici lahko osvetljujemo tudi z žarnico grafoskopa. Postavimo ju na ploščo grafoskopa. Raztopina broma mora biti zelo razredčena, da pri krajšem osvetljevanju pride do popolnega razbarvanja.

Rezultat poskusa razložimo z reakcijsko shemo (učbenik, str. 101). Poudarimo, da so bili potrebni posebni pogoji, svetloba, da je prišlo do razbarvanja reagenta. Potekla je substitucija atoma vodika v molekuli alkana z atomom broma. Poudarimo tudi, da pri substitucijah nastanejo vedno zmesi produktov, saj se več atomov vodika v mole-kuli alkana lahko zamenja z atomi reagenta. Pomen teh reakcij je, da iz nereaktivnih alkanov oziroma cikloalkanov pripravimo bolj reaktivne produkte. Pozornost učen-cev usmerimo tudi na dejstvo, da je reakcija substitucije potekala veliko počasneje kot reakcija adicije.

Samo za učitelja: Razlika je v mehanizmu reakcije, ki je v primeru adicije ionski, v pri-meru substitucije pa radikalski.

4 Izvedemo poskus »Kreking« po opisu v učbeniku na strani 102.

Navodila za izvedbo: Poskus je nekoliko bolj zahteven. Sestavimo aparaturo, kot je na sliki. Epruveta, v kateri bo potekla reakcija, mora biti iz težkotal nega stekla, da ne bo počila. V kadici pripravimo več epruvet, napolnjenih z vodo in poveznjenih narobe. Prvo epruveto, iz katere bo plin izrinil vodo, zavržemo, ker je v njej pretežno zrak. Najprej z mehkim plamenom segrejemo ustje epruvete in se počasi s plamenom približujemo delu epruvete, kjer je parafin. Segrevamo ga do tališča. Nato začnemo segrevati predel, kjer je katalizator, tokrat z močnejšim pla menom. Med potekom poskusa zamenjamo epruvete, v katerih zbiramo produkte reakcije, ko plin popol-noma izrine vodo. Produkti reakcije so nasičeni in nenasičeni ogljikovodiki. Nenasi-čenost bomo dokazali tako, da bomo epruvete s plinom pod vodo zamašili in nato vanje hitro dodali nekaj kapljic broma v diklorometanu. Plin v eni od epruvet pri-žgimo, da dokažemo sajavost plamena.

Dokazali smo, da pri reakciji dolgih molekul ogljikovodikov z žarečo železno volno te razpadejo na krajše molekule, ker se vezi med ogljikovimi atomi prekinejo na raz-ličnih mestih v molekuli. Kot eno od možnosti cepitve (krekinga) molekule alkana zapišemo enačbo razpada molekule dekana na heptan in propen. Povemo, da mole-kula dekana lahko razpade tudi na molekulo oktana in etena ali butena in heksana itn. Poudarimo, da je reakcija krekinga ključna v industriji predelave nafte, saj je to ena od možnosti, da iz višjih frakcij nafte dobimo nižje, zlasti bencinske frakcije, po katerih je povpraševanje največje.

Ta poskus povežemo s predelavo nafte. Pri tem poudarimo osnovo predelave, frak-cionirno destilacijo, sestavo frakcij glede na vsebnost ogljikovodikov z različnim šte-vilom ogljikovih atomov v molekuli ter s tem povezano uporabo produktov posa-meznih frakcij. Priporočamo, da učenci preberejo zanimivost v delovnem zvezku na strani 85. Zanimivost obravnavamo v razpravi o onesnaževanju okolja z naftnimi deri vati in načinih za reševanje problemov onesnaženosti z nafto.

Priporočamo, da učenci reakcije ogljikovodikov utrjujejo z vajami v delovnem zvezku (DZ

16 , 17 ,

18 ).

Zapisovanje enačb reakcij utrdijo z nalogo 19, uporabo znanja o ogljikovodikih in njihovih lastnostih pa utrjujejo z nalogami od 20 do 23.

Kateri ogljikovodik gori z bolj sajastim plamenom, heksan ali heksen?

Napiši molekulsko formulo heksana in heksena ter razloži, zakaj je razlika v sajavosti plamena.

Kaj so produkti gorenja ogljikovodikov?

V kakšnem primeru bi nastajal pri gorenju ogljikov monoksid?

Zakaj moramo skrbeti, da dimniki dobro »vlečejo«?

Ali se heksan in heksen razlikujeta po videzu?


95

Kaj se dogaja z raztopino broma, ki jo dodajamo heksanu?

Kaj se dogaja z raztopino broma, ki jo dodajamo heksenu?

Zakaj se brom razbarva, ko ga dodajamo heksenu?

Kaj je produkt adicije vode na alken?

Kaj je produkt reakcije substitucije: dibromocikloheksan ali bromocikloheksan?

Kaj je stranski produkt substitucijske reakcije?

Ali se pri reakcijah substitucije v molekuli alkana lahko zamenja z reagentom tudi več atomov vodika?

Opiši videz parafina.

Kakšne molekule ogljikovodikov ga sestavljajo?

Kakšno vlogo ima pri poskusu železna volna?

Kaj pomeni beseda kreking; iz katerega jezika je izpeljana?

Kako smo dokazali, da nastajajo pri krekingu nenasičeni, plinasti produkti?

Zakaj morajo biti epruvete z vodo poveznjene narobe v kadico?

Kako vemo, da pri krekingu nastajajo plinasti produkti?

Kako se imenuje postopek predelave nafte?

Zakaj uporabljajo bencinsko frakcijo nafte?

Katero frakcijo nafte uporabljajo za maziva? Ali veš za katero od maziv?



96

Enaki in vendar različni cilja Učenci: na osnovi igre z modeli izkustveno spoznajo pojma verižne

in položajne izomerije;

ugotovijo, da je izomerija eden od vzrokov za veliko število organskih spojin.


V uvodu učencem povemo, da število poznanih organskih spojin zelo hitro narašča, številka se že bliža stotim milijonom. Kaj je lahko vzrok za tolikšno številčnost organ-skih spojin?

Učenci dobijo delovni list z nalogo: »Sestavi tri različne modele molekul. Vsi modeli naj imajo enako molekulsko formulo, in sicer C5H12. Modeli sestavljenih molekul mo-rajo biti aciklični.«

Učenci sestavijo modele molekul, ki so prikazani v učbeniku na strani 104.

S štetjem atomov ugotovimo, da so molekulske formule vseh modelov enake – C5H12. Molekule predstavljajo tri verižne izomere iste molekulske formule. Sledi razlaga (učbenik, str. 105).

Zdaj naj učenci sestavijo še različne modele ogljikovodikov z molekulsko formulo C4H8. Molekule morajo biti aciklične in nerazvejene.

Najprej se z učenci pogovorimo, kaj nam pove molekulska formula. Iz razmerja šte-vila ogljikovih in vodikov atomov sklepamo, da morajo biti molekule nenasičene.

Če učenci sledijo navodilom na delovnem lističu, lahko sestavijo samo modela mole-kul na strani 105. Ugotovimo, da se modela razlikujeta po legi dvojne vezi. To sta polo žajna izomera butena.

Učence opozorimo še na zanimivost na strani 105. Na primeru zgradbe molekule benzena razložimo pojem: aromatski ogljikovodik.

Pisanje racionalnih formul verižnih in položajnih izomerov ogljikovodikov učenci utrjujejo z reševanjem nalog od 24 do 27 na straneh od 86 do 88 v delovnem zvezku. Ni nujno, da vsi učenci rešijo vse naloge.

Kaj pove molekulska formula ogljikovodika?

Kaj pove strukturna formula?

Kaj pomeni racionalna formula?

Za dve molekuli, ki sta položajna izomera, velja, da imata enako strukturno formulo. Ali je ta trditev pravilna?

V čem se razlikujejo položajni izomeri ogljikovodikov?

Ali nasičeni ogljikovodiki tvorijo položajne izomere?

Za katere ogljikovodike je značilna položajna izomerija?

Ali alkini lahko tvorijo položajne izomere?


97

Koristni in škodljivi ogljikovodiki cilja Učenci: v obliki skupinskega dela preučijo pomen ogljikovodikov kot goriv

in surovin;

v obliki skupinskega dela preučijo učinke tople grede in tanjšanja ozonske plasti.


Skupinsko delo: učence razdelimo v štiri skupine in vsaki skupini opredelimo na-logo. Skupine ob učbeniku in dodatnem slikovnem gradivu preučijo naslednje teme: (1) Ogljikovodiki so goriva, (2) Ogljikovodiki so surovine, (3) Vpliv ogljikovodikov na pojav tople grede in (4) Vpliv derivatov ogljikovodikov na tanjšanje ozonske pla-sti. Za vsako skupino pripravimo dodatno slikovno gradivo ter večje kose papirja, lepilo in barvne svinčnike.

Skupine samostojno obdelajo ustrezna poglavja v učbeniku in jih predstavijo v obli-ki posterske predstavitve.

Kjer je na voljo računalniška učilnica, lahko učenci gradivo iščejo tudi na spletu.

Spodnja vprašanja lahko obdelamo v razpravi.

Zakaj so ogljikovodiki dobra goriva?

Kaj je oktansko število?

Kateri ogljikovodiki so glavne sestavine bencina?

Kakšne alternativne vire energije poznaš?

Naštej nekaj izdelkov na osnovi nafte.

Opredeli razliko med toplo gredo in ozonsko luknjo.

Kaj so posledice tople grede?

Kako lahko zmanjšamo učinke toplogrednih plinov na okolje?




98

Naloge1 Katere snovi spadajo med ogljikovodike?

a sol

b propan

c amonijak

č vodik

d dek-1-en

Rešitev: b, d

2 Dopolni in uredi enačbo gorenja propena.

CH3CH=CH2 (g) + O2 (g) → CO2 (g) +

Rešitev: 2 CH3 CH=CH2 (g) + 9 O2 (g) → 6 CO2 (g) + 6 H2O (g)

3 Katera od obeh reakcij poteče? Napiši produkte.

Rešitev: Poteče samo adicija na propen,

potek reakcije ni odvisen od pogojev.

1,2-dikloropropan

4 Katere spodaj naštete reaktante potrebuješ za sintezo etanola?

a amonijak

b voda

c vodikov klorid

č etan

d eten

Rešitev: b, d

Napiši reakcijsko shemo sinteze etanola iz izbranih reaktantov.

Rešitev:

H3C C CH

2 + Cl

2

Htema

H3C C CH

3 + Cl

2

Htema

H

H3C C CH

2 + Cl

2

Htema H

3C C CH

2Cl

H

Cl

C C + H2O

H

H

H

H

H C C OH

H

H

H

H


99

5 V preglednici obkroži formule ogljikovodikov, ki so verižni izomeri oktana.

A

H3C CH

2 CH CH

2 CH

2 CH

2 CH

3

CH3

B

H3C CH

2 CH CH

2 CH CH

2 CH

3

CH3

CH3

C

H3C CH

2 CH CH

2 CH CH

3

CH3

CH3

Č

H3C CH CH CH

2 CH CH

3

CH3

CH3

CH3

Rešitev: A, C

6 Janez in Miha sta se prepirala o imenu ogljikovodika, ki je bil zapisan takole:

Miha je trdil, da je to zapis heptana, Janez se z njim ni strinjal in je trdil, da je to zapis 1-metilheksana.

Kdo od njiju je imel prav in zakaj?

Rešitev: Prav je imel Miha. Veriga molekul ogljikovodikov je cikcakaste oblike.

Če zapišemo radikal pod kotom 90 ° na prvem ali zadnjem ogljikovem atomu verige,

je to samo drugačen zapis, sicer pa je to še vedno isti nerazvejen alkan.

Zapis, ki bi bolje ustrezal obliki molekule, bi bil:

Navodilo za učitelja: sestavite model in dokažite na tem modelu, da je prosta vrtlji-vost ob enojni vezi; da je vseeno, kako obračamo posamezne skupine.

7 Poimenuj ogljikovodike, katerih formule so v preglednici.

Formula Ime

H3C CH

2 CH

2 C CH

3

CH3

CH3

Rešitev: 2,2-dimetilpentan

H2C C CH

3

CH3

Rešitev: 2-metil propen

H2C

CH2

CH2

H2C

CH2 CH

2Rešitev: cikloheksan

CH2 CH

2 CH

2 CH

2 CH

2 CH

3

CH3

H3C C CH

2 C CH

2 C CH

3

H3C CH

2 C CH

2 C CH

2 CH

3


100

8 Pri krekingu nekega ogljikovodika smo dobili dva produkta: eten in pentan.

a) Kateri ogljikovodik smo uporabili kot reagent za reakcijo krekinga?

b) Kako bi dokazali eten?

c) Zapiši enačbo reakcije krekinga.

Rešitve:

a) heptan

b) Z uvajanjem v raztopino broma – raztopina se razbarva.

c) CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3 → CH3CH2CH2CH2CH3 + CH2=CH2

9 Maja in Mojca sta opazovali gorenje dveh organskih snovi. Snov A je gorela z močno sajastim plamenom, snov B pa z modrikastim plamenom.

Sklepali sta:

a Snov A je ogljikovodik.

b Snov B je ogljikovodik z enim ogljikovim atomom.

c Obe snovi sta organski spojini.

č Snov A vsebuje ogljik.

d Na osnovi barve plamena ni možno sklepati, da je snov B organska snov.

Kateri njuni sklepi so pravilni?

Rešitev: č, d


101

Seznam reagentov, uporabljenih pri poskusih

Reagent Molekulska formula »R« in »S« stavki

aluminij, ploščica Al R: 10–15S: 7/8–43.12

amonijak, koncentriran NH3 R: 10–23–34–50S: 9–16–26–36/37/39–45–61

amonijev klorid NH4Cl R: 22–36S: (2)–22

antifriz

apnica R: 41S: 22–24–26–39

azurit 2 CuCO3 · Cu(OH)2 R: 22

baker, ploščica Cu /

barijev sulfat BaSO4 /

bencin R: 11–51/53–65S: 9–16–23–24–33–43.5–57–60–62

brom (2-odstotna razto-pina v diklorometanu)

R: 26–35S: 7/9–26

cikloheksan C6H12 R: 11–38–50/53–65–67S: (2)–9–16–33–60–61–62

cikloheksen C6H10 R: 11–38–50/53–65–67S: (2)–9–16–33–60–61–62

cink, granule Zn R: 10–15S: 7/8–43

črnilo

diklorometan CH2Cl2 R: 40S: 23–24/25–36/37

etanol (vodna raztopina) C2H5OH R: 11S: (2)–9–16

fenolftalein R: 10

grafit /

heksan C6H14 R: 11–38–48/20–51/53–62–65–67S: 9–16–29–33–36/37–61–62

heksen C6H12 R: 11S: 9–16–23–29–33

jedilna soda /

jedilno olje

jod, trden I2 R: 20/21–50S: 23–25–61

kalcij Ca R: 15S: 8–24/25–43


102


kalcijev hidroksid Ca(OH)2 R: 41S: 22–24–26–39

kalcijev klorid CaCl2 R: 36S: 22–24

kalijev dikromat(VI), vodna raztopina

K2Cr2O7 R: 49–46–8–E21–E25–E26–37/38–41–43–50/53S: 53–45–60–61

kalijev jodid KI /

kalijev klorid KCl /

kis R: 10–34S: 23–26–45

kis za vlaganje R: 10–34S: 23–26–45

klorovodikova kislina, koncentrirana

HCl R: 34–37S: (1/2)–26–36/37/39–45

klorovodikova kislina, razredčena

HCl (aq) R: 36/37/38S: (1/2)–26

kuhinjska sol /

kvas

litijev klorid LiCl R: 22–36/37/38S: 26–36

magnezij, trak Mg R: 11–45S: 7/8–43

malinovec

mleko

natrij Na R: 14/15–34S: 5–8–43–45

natrijev hidroksid, razred-čena vodna raztopina

NaOH R: 34S: 26–37/39–45

natrijev klorid NaCl /

natrijev sulfat Na2SO4 /

oglje C /

parafin, trden /

sladkor C12H22O11 /

srebrov nitrat AgNO3 R: 34–50/53S: (1/2)–26–45–60–61

stroncijev sulfat SrSO4 /

svinčev nitrat Pb(NO3)2 R: 61–20/22–33–50/53–62S: 53–45–60–61

svinec, ploščica Pb R: 61–62–20/22–33S: 53–37–45

tekoče gnojilo za akvarijske rastline

umetno gnojilo


103


varekina R: 31–34S: 28–45–50.1

vodikov peroksid H2O2 R: 36–38S: (1/2)–3–28–36/39–45

železo Fe R: 11

železo (železna volna) Fe R: 11


Perio

dni sistem

elemento

v


moja%20prva%20kemija1 prirocnik%20za%20ucitelje modrijan

Documents