moja%20prva%20kemija2 prirocnik%20za%20ucitelje modrijan

S. A. Glažar, A. Godec, M. Vrtačnik, K. S. Wissiak Grm

kemija za 9. razred osnovne šole

Kem

ija za 9. razred

osno

vne šole

kemija 22Moja prva

kemijaPriročnik za učiteljePriročnik za učitelje

Moja prva kem

ija 2 Priročnik za učitelje

ovitek prirocnik.qxd 7/6/2007 9:18 AM

MOJA PRVA KEMIJA 2kemija za 9. 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

Renata Hrovatič

Oprema in oblikovanje

Davor Grgičević

Računalniški prelom

Goran Čurčič

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

Za založbo Branimir Nešović

Natisnila Tiskarna Euroadria, d. o. o.

Naklada 400 izvodov

Cena 20,90 €Ljubljana 2007

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 2 : kemija za 9. razred osnovne šole. Priročnik za učitelje / Saša A. Glažar … [et al.] ; – 1. izd. – Ljubljana : Modrijan, 2007

ISBN 978-961-241-165-71. Glažar, Saša A.233170944

00 aparat.indd 200 aparat.indd 2 7/6/2007 9:51:38 AM7/6/2007 9:51:38 AM

Kazalo

Kisline, baze in soli ................................................................................................... 6

Kisline in baze okoli nas ......................................................................................... 9Kako nastanejo kisline? ......................................................................................... 12Kako nastanejo baze? ............................................................................................. 14Zakaj so raztopine kisle? ....................................................................................... 15Zakaj so raztopine bazične? ................................................................................ 19Kaj se zgodi, če zmešamo kislo in bazično raztopino? ........................... 21Odstotna koncentracija raztopin ..................................................................... 23Kako vpliva temperatura na topnost snovi? ................................................ 25Naloge .......................................................................................................................... 26

Kisikove organske spojine .................................................................................. 30

Kaj so kisikove organske spojine? ................................................................... 36Alkoholi ........................................................................................................................ 37Reakcije alkoholov ................................................................................................. 40Organske karboksline kisline ............................................................................ 43Reakcije organskih karboksilnih kislin ......................................................... 44Molekule kisikovih organskih spojin v organizmih ................................ 46Maščobe ....................................................................................................................... 47Ogljikovi hidrati ....................................................................................................... 50Naloge .......................................................................................................................... 53

Dušikove organske spojine ................................................................................. 58

Molekule – nosilke življenja ................................................................................ 61Aminokisline – gradbene enote beljakovin ................................................ 63Beljakovine ................................................................................................................ 66Naloge .......................................................................................................................... 68

Računanje v kemiji ................................................................................................. 70

Atome primerjamo po masi ............................................................................... 72Mol je osnovna enota v kemiji ........................................................................... 74Masni delež elementov v spojini ..................................................................... 77Koliko molov? ........................................................................................................... 79Mol v kemijski reakciji ........................................................................................... 81Naloge .......................................................................................................................... 84


Polimeri ...................................................................................................................... 90

Kaj so polimeri? ....................................................................................................... 93Lastnosti polimerov ............................................................................................... 95Uporaba polimerov ................................................................................................ 97Naloge .......................................................................................................................... 98

Seznam reagentov, uporabljenih pri poskusih ........................................ 100

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


Pouk kemije v 9. razredu osnovne šoleKemija je znanost, ki se ukvarja s snovmi, s katerimi se srečujemo 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 pre-malo predstavljamo z eksperimentiranjem. Avtorji smo zato v učbeniku predstavili 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 vse-buje tudi veliko preglednic in raznih koristnih podatkov. To je še posebej pomemb-no pri bolj teoretičnih temah, kot je na primer kemijsko računanje. Na zgoščenki, ki je del učbeniškega kompleta, so poleg modelov molekul in različnih animacij po-sneti 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 vohamo.

Za vas, drage učiteljice in učitelji, pa smo pripravili priročnik Moja prva kemija 2. Morda vam bo v pomoč za lažje doseganje ciljev pri posameznih učnih vsebinah.

Organiziran je na podoben način kot priročnik Moja prva kemija 1. Na začetku vsa-kega poglavja v priročniku je kratka predstavitev poglavja, ki ji sledita opis ciljev, povzetih iz učnega načrta za kemijo v 9. razredu, in členitev posameznega poglavja na sklope, kjer so tudi ključne besede. Navedeni so še dodatna literatura za učitelja in naslovi zanimivih spletnih strani.

Sledi podroben didaktično-metodični vodnik 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 kemikalij, ki jih potrebujemo tako za izvajanje demonstracijskih poskusov kot za poskuse, ki jih učenci opravijo sami.

Opisani didaktično-metodični pristop je le predlog, kako lahko obravnavamo dolo-čeno poglavje. Skušali smo vam olajšati delo in pouk kemije narediti zanimivejši. Upamo, da nam je to tudi uspelo. Vendar pa v razredu pred učenci stojite vi sami – in vi sami boste odločili, kaj od vsega predlaganega boste izbrali in uporabili. Mi pa vas prosimo, da nam na spletni naslov založbe sporočite vse morebitne pripombe in pred loge, ki se vam bodo porajali pri vašem delu.

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


6

Okolje Okvirni čas: 9 ur

Kisline, baze in soli Učbenik � 5–28

Delovni zvezek � 5–18

poglavja v učbeniku Kisline in baze okoli nasKako nastanejo kisline?Kako nastanejo baze?Zakaj so raztopine kisle?Zakaj so raztopine bazične?Kaj se zgodi, če zmešamo kislo in bazično raztopino?Odstotna koncentracija raztopinKako vpliva temperatura na topnost snovi?

V tem poglavju se bomo najprej seznanili s snov-mi, ki jih srečujemo vsakodnevno, to je s kislina-mi, bazami in solmi. Spoznali bomo, kje vse lahko te snovi najdemo in za kaj jih uporabljamo.

Tako se bomo uvodoma srečali z različnimi kisli-nami, ki jih najdemo v naravi, v sadju in zelenjavi, mleku in mlečnih izdelkih, človeškem organiz-mu, živalskem in rastlinskem svetu. Naučili se bomo, da manj pogosto kot kisline v naravi naj-demo baze, ki pa se od kislin močno razlikujejo. Nekatere baze uvrščamo med hude strupe, ba-zične snovi v rastlinah in živalih imajo pogosto omamni učinek. Prav tako kot baze tudi vse kisli-ne niso nenevarne. Sklenemo, da moramo nji-hove lastnosti zelo dobro poznati, da jih lahko uporabljamo. Različne bazične ali kisle snovi, ki jih vsak dan uporabljamo, so namreč v hrani in pijači, pecilnem prašku, kozmetičnih sredstvih in različnih čistilih.

Učenci bodo spoznali oznake za nevarne snovi in se naučili, kako moramo ravnati z jedkimi, koro-zivnimi, strupenimi, dražilnimi in zdravju škodlji-vimi snovmi.

V tem poglavju se bomo tudi naučili, kako ugoto-vimo, ali je snov kisla ali bazična. Spoznali bomo različne indikatorje, ki jih največkrat uporablja-mo in nam v kislih ali bazičnih vodnih raztopinah s spremembo barve pokažejo, kakšna je vodna raztopina.

Tako se bodo učenci lahko vadili v preizkušanju kislosti vodnih raztopin snovi, ki jih bodo našli doma, in pripravili indikator iz izvlečka rdečega zelja.

V nadaljevanju se bomo vprašali, kako nastanejo kisline, in pojasnili pojav kislega dežja. Prav tako bomo spoznali nastanek baz. Učenci bodo spo-

znali, zakaj so raztopine kisle, ter se naučili, da so delci, ki so v vseh vodnih raztopinah kislin, oksonijevi ioni H3O

+, delci, ki so v vseh vodnih raztopinah baz, pa hidroksidni ioni OH–. V nada-ljevanju bodo učenci spoznali univerzalni indika-torski papir in pH-lestvico ter se naučili določa -ti pH-vrednosti vodnih raztopin. Pri tem bomo učen ce naučili preprostega pravila, ki omogoča ločevati med bolj ali manj kislimi vodnimi raz-topinami. Vodna raztopina je bolj kisla takrat, ko je v njej več oksonijevih ionov H3O

+ in je njena pH-vrednost majhna. Prav tako bodo učenci spo-znali najpogostejše indikatorje in se naučili, kako jih uporabljamo.

V nadaljevanju se bodo učenci naučili, kaj se zgo-di in katera snov nastane, če zmešamo kislo in ba-zično vodno raztopino. Opredelili bomo pojem nevtralizacije kot kemijske reakcije med kislo in bazično vodno raztopino ter se naučili pisati pre-proste kemijske enačbe za nevtralizacijo. Za utrdi-tev kislin in baz, ki smo jih doslej spoznali, bomo pogledali preglednice z najpogostejšimi kislina-mi, bazami in solmi ter njihovimi imeni in formu-lami (učbenik, str. 18, 20 in 22).

Na koncu poglavja bomo učencem predstavili po-goje za prevajanje električnega toka vodnih raz-topin in pokazali praktični preizkus električne prevodnosti izbranih snovi oziroma njihovih vod-nih raztopin. Skupaj z učenci bomo lahko nato razložili opažanja in povzeli najpomembnejše ugotovitve.

Poglavje bomo sklenili z osnovami računanja kon-centracij vodnih raztopin. Učenci se bodo prvič srečali s pojmi topljenec, topilo, raztopina, se na-učili definicijo masnega deleža in spoznali od-stotno koncentracijo raztopine. Naučili se bodo, kaj pravzaprav pomeni pojem koncentracija, in se urili v preprostih kemijskih izračunih.

01 kisline.indd 601 kisline.indd 6 7/6/2007 10:04:08 AM7/6/2007 10:04:08 AM

7

Učenci bodo na koncu poglavja spoznali še vpliv temperature na topnost snovi in skupaj z učite-ljem opazovali, kako lahko s temperaturo vpliva-mo na to, koliko snovi se bo v določeni količini

vode raztopilo. Učenci bodo nato spoznali še po-jem nasičena vodna raztopina in si ogledali graf, ki prikazuje spreminjanje topnosti nekaterih trd-nih snovi s temperaturo.

cilji iz učnega načrta Učenci: znajo opredeliti razliko v lastnostih kovinskih in nekovinskih

oksidov pri reakciji z vodo;

znajo z uporabo indikatorjev razlikovati med kislimi, bazičnimi in nevtralnimi raztopinami;

znajo opredeliti kisline in baze glede na oddajanje in sprejemanje protonov;

znajo napisati formule nekaterih kislin, baz in soli;

znajo uporabiti pH-lestvico kot merilo za oceno kislosti vodnih raztopin;

spoznajo, da pri reakcijah med kislinami in bazami nastanejo soli in voda;

znajo zapisati enostavne primere reakcij med kislinami in bazami;

znajo poimenovati osnovne soli;

znajo izračunati masni delež topljenca v raztopini;

poznajo pomen, uporabo in nevarnost soli, kislin in baz v vsakdanjem življenju ter njihov vpliv na okolje.

ključni pojmi

Poglavje Sklop Ključni pojmi

Kisline in baze okoli nas

Kako ugotovimo, ali je snov kisla ali bazična?

kislost snovi,bazičnost snovi,indikatorji

Lakmus moder lakmusov papir, rdeč lakmusov papir, femolftalein

Kako nastanejo kisline?nekovinski oksidi,kisle raztopine

Kako nastanejo baze?kovinski oksidi,bazične raztopine

Zakaj so raztopine kisle?

pH-lestvica oksonijevi ioni,kisle raztopine,bazične raztopine,nevtralne raztopine

Univerzalni indikator določanje pH-vrednosti raztopin

Ugotovimo, katera raztopina je najbolj kisla

število oksonijevih ionov H3O+,

koncentracija,močno kisle raztopine,šibko kisle raztopine,pH-vrednost raztopine in kislost


8


Zakaj so raztopine

bazične?

število hidroksidnih ionov OH–, hidroksidi, baze,bazične raztopine,močno bazične raztopine,šibko bazične raztopine,pH-vrednost raztopine in bazičnost

Kaj se zgodi, če zmešamo

kislo in bazično

raztopino?

reakcija nevtralizacije,kislina, baza, sol,prevajanje električnega toka, prosto gibljivi ioni, elektroliti

Odstotna koncentracija

raztopin

masni delež topljenca w,odstotna koncentracija raztopin

Kako vpliva temperatura

na topnost snovi?

topnost snovi,nasičena raztopina


KISLINE, BAZE IN SOLI

9

Kisline in baze okoli nas cilj Učenci: spoznajo, kje vse lahko najdemo kisline in baze.

delo z učbenikom in delovnim zvezkom

Učence predhodno prosimo, naj od doma prinesejo nekaj snovi, o katerih predvide-vajo, da bi lahko vsebovale kisle ali bazične snovi.

Uro začnemo z igro, kjer bodo učenci razvrščali prinesene snovi v dve skupini. Prvo skupino poimenujemo Trgovina – KISLE SNOVI, drugo pa Trgovina – BAZIČNE SNOVI.

Učence razdelimo v dve skupini in jim naročimo, da vse snovi razvrstijo v eno ali drugo trgovino. Ko so snovi razvrščene, določimo vodjo vsake skupine in »rado-vedne kupce« ter začnemo preučevati snovi.

Učence spodbudimo, da se kot kupci pozanimajo o določeni snovi pri vodji sku-pine. Tako naj na primer kupci povprašajo, ali zobna pasta vsebuje kisle ali bazične snovi, kaj je v mleku in mlečnih izdelkih (kisle ali bazične snovi), kaj je v osvežilnih pijačah, sokovih, sadju, zelenjavi, čistilih, zdravilih, pecilnem prašku in podobno. Učencem pri tem pomagamo tako, da jih usmerjamo s pravilnimi vprašanji in pre-verjamo njihove odgovore.

Če se pojavi več snovi, ki jih učenci sami ne znajo razvrstiti v nobeno od omenjenih skupin, lahko te snovi uvrstimo v tretjo skupino, ki jo kasneje učenci preučijo skupaj s »svetovalcem« – učiteljem.

Dobro je, če si učitelj tudi sam vnaprej pripravi nekaj najznačilnejših snovi za vsako od omenjenih skupin.

Aktivnost sklenemo tako, da napišemo seznam snovi, ki jih najdemo v obeh »trgo-vinah«. Na seznam je treba poleg imena proizvoda napisati tudi sestavino, zaradi katere je posamezen proizvod uvrščen v določeno skupino. Učenci lahko napisan seznam kasneje še dopolnjujejo s snovmi, na katere bodo v času obravnave tega po-glavja še naleteli, kar bo lahko dobra osnova za kasnejše utrjevanje usvojene snovi.

Učencem pokažemo tabelo in shemo (učbenik, str. 7 in 16), v katerih so napisane nekatere kisline, ki jih najdemo v naravi.

Učence na koncu opozorimo, da vseh snovi, s katerimi so se doslej seznanili in vse-bujejo kisle ali bazične snovi, ne moremo kupiti v običajnih trgovinah. Nekatere med njimi so namreč zelo nevarne. Take snovi morajo biti označene s simboli za ozna čevanje nevarnih snovi, saj so jedke ali korozivne, strupene, zdravju škodljive in dražilne. Hranimo jih v posebnih omarah za shranjevanje kemikalij (DZ Moja prva kemija 1, str. 8). Pogovorimo se tudi o ravnanju s tako nevarnimi snovmi, o nevarno-stih zastrupitve in o prvi pomoči. Učence opozorimo, da v laboratoriju ne smemo okušati nobenih snovi.

Učenci lahko rešijo naloge (DZ 1 – 4 ).

Ali mleko vsebuje kislino?

Ali grozdje vsebuje kislino?

Katero kislino lahko najdemo v osvežilni pijači?

Ali zobna pasta vsebuje bazo?

Ali je v pecilnem prašku kislina ali baza?


10

Naštej nekaj snovi, ki vsebujejo kisle snovi.

Naštej nekaj snovi, ki vsebujejo bazične snovi.

Ali je v človeškem želodcu prisotna kislina ali baza?

Kje najdemo citronsko kislino?

Ali lahko v laboratoriju okušamo katerokoli snov?

Naštej nekaj nevarnih snovi, ki jih lahko najdeš v šolskem laboratoriju.

Napiši primer za jedko, korozivno, strupeno, zdravju škodljivo in dražilno snov.

cilj Učenci: znajo z uporabo indikatorjev razlikovati med kislimi, bazičnimi

in nevtralnimi raztopinami.


Učence lahko uvodoma povprašamo po njihovih zamislih, kako bi ločevali med kis-limi in bazičnimi snovmi.

Skupaj lahko ugotovimo, da snovi razen na podlagi izkušenj težko razvrščamo glede na njihovo kislost oziroma bazičnost. Za ugotavljanje kislosti ali bazičnosti lahko uporabimo snovi, ki so pokazatelji kislosti ali bazičnosti vodnih raztopin snovi. Ime-nujemo jih indikatorji.

Učence seznanimo z rdečim in modrim lakmusovim papirjem. Povemo jim, kdaj upo rabimo moder in kdaj rdeč lakmusov papir in kako v določenih vodnih raztopi-nah spremenita svojo barvo.

Poudarimo, da lakmusov papir lahko uporabljamo le za določevanje kislosti ali ba-zičnosti vodnih raztopin snovi.

Učencem povemo, da poleg lakmusovega papirja poznamo tudi raztopino lakmuso-vega indikatorja.

Med najbolj uporabljanimi in manj nevarnimi raztopinami indikatorjev je raztopina fenolftaleina. Pripravimo kislo, bazično in nevtralno vodno raztopino izbranih snovi in jih najprej preizkusimo z ustrezno raztopino lakmusovega indikatorja in nato še s fenolftaleinom.

Skupaj z učenci nato iz opazovanja barv indikatorja v posamezni vodni raztopini (slika v učbeniku, str. 8) povzamemo: raztopina indikatorja fenolftaleina je primerna le za določevanje bazičnih vodnih raztopin snovi, v teh fenolftalein spremeni svojo barvo in postane vijoličast. Indikatorja fenolftaleina zato ne moremo uporabiti za določanje kislosti ali nevtralnosti raztopine, saj v kislem in nevtralnem ne spremeni barve.

Učenci bodo določili kislost ali bazičnost nekaterih vodnih raztopin snovi z indika-torjem iz rdečega zelja (učbenik, str. 9).

Najprej naj učenci pripravijo vodne raztopine izbranih snovi tako, kot je opisano v navodilih poskusa v učbeniku. V poskus vključimo dve snovi, o katerih vemo, da je ena kisla, druga pa bazična (kis in pecilni prašek). Učenci naj nato z uporabo indika-torja iz rdečega zelja razvrstijo vodne raztopine izbranih snovi glede na to, ali so kisle ali bazične.

Učenci naj poiščejo po ustreznih virih tudi druge indikatorje, ki jih običajno v šol-skem laboratoriju ne uporabljamo. Predlagamo tudi ogled spletne strani:http://en.wikipedia.org/wiki/PH_indicator

Učenci lahko rešijo naloge (DZ 5 – 8 ).


11

Kaj so indikatorji?

Zakaj uporabljamo rdeč lakmusov papir?

Zakaj uporabljamo moder lakmusov papir?

Navedi indikator, ki ga lahko uporabimo za določanje bazične vodne raztopine.

Navedi indikator, ki ga lahko uporabimo za določanje nevtralne vodne raztopine.

Navedi indikator, ki ga lahko uporabimo za določanje kisle vodne raztopine.

Kdaj lahko uporabimo indikator fenolftalein?

Ali nam indikator fenolftalein pokaže kislost ali bazičnost vodne raztopine?

Ali je šipkov čaj kisel ali bazičen?

Kako bi si lahko pomagal pri bolečinah v želodcu, nastalih kot posledica odvečne želodčne kisline?

Kako bi se prepričal, ali je vodna raztopina zobne paste bazična ali kisla?

Naštej indikatorje, ki si jih spoznal ob prebiranju dodatne literature.



12

Kako nastanejo kisline? cilj Učenci: znajo opredeliti razliko v lastnostih kovinskih in nekovinskih

oksidov pri reakciji z vodo.


Za uvodno motivacijo učencem pokažemo slike, ki prikazujejo posledice kislega dež ja, in jih vprašamo, ali morda vedo, kako kisli dež nastane. Učence vprašamo, ka-teri plini so v ozračju. Izpostavimo pline, ki onesnažujejo zrak in nastajajo pri gore-nju fosilnih goriv (SOx, NOx). Nato učence vprašamo, ali se ti plini topijo, kadar pada dež. Prepričajmo jih s poskusom.

Učencem s poskusom »Gorenje žvepla« pojasnimo, zakaj je dež kisel (učbenik, str. 11).

Učencem pokažemo košček žveplovega traku in jih vprašamo, kaj bi se zgodilo, če bi trak prižgali.

Spomnimo jih, da bi radi dokazali kisli dež. Skupaj ponovimo, da kislost vodnih razto pin določamo z indikatorji. Kislost bomo določali z modrim lakmusovim papirjem.

Poskus izvedemo, kot je opisano v navodilih.

Učence vprašamo, kaj lahko sklepamo iz tega, da se je v čaši z vodo, ki je bila v bli žini med gorenjem žveplovega traku, moder lakmusov papir obarval rdeče.

Skupaj ugotovimo, da je nastala snov, ki je topna v vodi in z vodo reagira tako, da nastane snov, ki moder lakmusov papir obarva rdeče.

Učencem pojasnimo, da je nastali plin, žveplov dioksid, ki nastaja v največji meri pri gorenju žvepla, v vodi topen in z vodo tudi reagira. Nastala je kisla vodna raztopina, ki je moder lakmusov papir obarvala rdeče.

Poskusimo zapisati kemijsko enačbo za podobno kemijsko reakcijo, le da namesto žvepla uporabimo fosfor. Učence opozorimo na pravilen zapis agregatnih stanj.

Ali element fosfor uvrščamo med kovine ali nekovine? Kaj pa žveplo? Sklenemo, da sta oba elementa, fosfor in žveplo, nekovini. Učencem povemo, da pri gorenju obeh elementov nastajajo oksidi, ki se v vodi raztapljajo. Pri tem nastajajo kisle raztopine, ki moder lakmusov papir obarvajo rdeče.

Zapomnimo si: nekovinski oksidi, ki nastajajo pri gorenju nekovin, se v vodi raztap-ljajo, pri tem pa nastajajo kisle raztopine.

Učenci lahko rešijo nalogo v delovnem zvezku (DZ 9 ).

Učenci si lahko ogledajo tudi poskus »Gorenje žvepla, fosforja in magnezija« na zgo-ščenki v mapi »Kisline, baze in soli«.

Ali poznaš posledice kislega dežja?

Kateri element je prisoten v premogu?

Kateri plini so povzročitelji kislega dežja?

Ali so plini, ki povzročajo kisli dež, v vodi topni?

Kateri lakmusov papir moramo uporabiti, če želimo ugotoviti kislost vodne raztopine?


13

Kaj se zgodi z žveplovim trakom, ko ga prižgemo?

Kakšna je barva plamena, s katerim gori žveplo?

Kako se je obarval moder lakmusov papir v čaši z vodo, ki je bila v bližini gorečega žveplovega traku?

Pojasni sklep, da pri gorenju žvepla nastaja snov, ki z vodo reagira tako, da nastanejo kisle raztopine.

Ali so vodne raztopine, ki nastanejo kot posledica raztapljanja oksidov nekovin, kisle ali bazične? Pojasni.



14

Kako nastanejo baze? cilj Učenci: znajo opredeliti razliko v lastnostih kovinskih in nekovinskih

oksidov pri reakciji z vodo.

delo z učbenikom in delovnim zvezkom Učence vprašamo, ali vedo, kje v gospodinjstvu se srečujemo z bazami. Spomnimo jih lahko na zamašene odtoke, zamaščene pečice in podobno. Povzamemo, da vsa čistilna sredstva, s katerimi želimo odstraniti trdovratno mastno umazanijo, vsebu-jejo baze. Skupaj z učenci preverimo, ali je na seznamu snovi, ki smo ga napisali v uvodni uri, kakšno od navedenih čistil in katero ključno sestavino vsebuje. Ugoto-vimo, da vsebujejo snovi, ki so bazične. Sklenemo, da poskusimo v šolskem labora-toriju pripraviti snov, ki bo imela bazične lastnosti.

Učence vprašamo, kaj predlagajo, glede na to, kaj so se naučili v prejšnji uri. Če ne-kovinski oksidi pri raztapljanju v vodi dajejo kisle raztopine, kakšen oksid moramo pridobiti za bazično raztopino? Sklenemo, da moramo pridobiti kovinski oksid in ga raztopiti v vodi. Zato potrebujemo košček kovine (magnezija Mg), ki ga moramo pri-žgati ter nato preostanek po gorenju raztopiti v vodi. Pri gorenju koščka magnezi-jevega traku (kovine) bo nastal kovinski oksid magnezijev oksid MgO, ki ga bomo raztopili v vodi.

Naredimo poskus »Gorenje magnezija« (učbenik, str. 12). Učence vprašamo, kako bomo vedeli, da se nastali magnezijev oksid v vodi raztopi in da pri tem nastane vod-na raztopina z bazičnimi lastnostmi. Pričakujemo odgovor, da z indikatorjem. Pripra-vimo dve čaši z vodo. Z rdečim lakmusovim papirjem preverimo, ali je voda v obeh čašah nevtralna. Potem prižgemo košček magnezijevega traku in preostanek po go-renju vržemo v eno čašo z vodo. Ponovno preverimo, ali je voda v obeh čašah še vedno nevtralna.

Učence vprašamo, kaj lahko sklepamo iz tega, da se je v čaši z vodo, v katero smo dali preostanek po gorenju magnezija, rdeč lakmusov papir obarval modro. Skupaj ugotovimo, da je nastala snov, ki je topna v vodi in z vodo reagira tako, da nastane nova snov, ki rdeč lakmusov papir obarva modro. Če je raztopina motna, lahko mot-nost raztopine razložimo kot posledico slabše topnosti magnezijevega oksida MgO, ki nastane kot preostanek po gorenju magnezijevega traku.

Poskusimo zapisati kemijsko enačbo za kemijsko reakcijo gorenja magnezija s kisi-kom. Učence tudi opozorimo na pravilen zapis agregatnih stanj.

Z učenci skupaj še enkrat povzamemo, da tudi pri gorenju drugih kovinskih elemen-tov nastajajo oksidi, ki se v vodi raztapljajo. Pri tem nastajajo bazične raztopine, ki rdeč lakmusov papir obarvajo modro.

Zapomnimo si: kovinski oksidi, ki nastajajo pri gorenju kovinskih elementov, se v vodi raztapljajo, pri tem pa nastajajo bazične raztopine.

Učenci lahko rešijo nalogi v delovnem zvezku (DZ 10 ,

11 ).

Kateri lakmusov papir moramo uporabiti, če želimo določiti bazičnost vodne raztopine?

Kaj se zgodi z magnezijevim trakom, ko ga prižgemo?

Kakšna je barva plamena, s katerim gori magnezij?

Kako se je obarval rdeč lakmusov papir v čaši z vodo, v katero smo dali preostanek po gorenju magnezija?

Pojasni sklep, da pri gorenju magnezija nastaja snov, ki z vodo reagira tako, da nastane bazična raztopina.



15

Zakaj so raztopine kisle? cilja Učenci: znajo opredeliti kisline in baze glede na oddajanje in sprejemanje

protonov;

znajo uporabiti pH-lestvico kot merilo za oceno kislosti vodnih raztopin.


1 Uvodoma z učenci ponovimo, da smo doslej le ugotavljali, ali so vodne raztopine, ki smo jih preučevali, kisle ali ne. Nič pa se nismo še vprašali, oziroma naučili o tem, zakaj so vodne raztopine kisle. Učencem lahko povemo natančen odgovor. Vodne raztopine so kisle zato, ker vsebujejo delce, ki so prisotni v vseh vodnih raztopinah kislin, to so oksonijevi ioni H3O

+.

Napravimo enostaven poskus, s katerim bomo skušali pojasniti te delce (učbenik, str. 14). Uporabili bomo navlažen in nenavlažen lakmusov papir ter koncentrirano klorovodikovo kislino. Po naših izkušnjah bi se moral moder lakmusov papir, ki ga uporabljamo, kadar želimo dokazati prisotnost kislin, obarvati rdeče. Najprej držimo s pinceto nenavlažen lakmusov papir nad steklenico s koncentrirano klorovodikovo kislino. Uporabimo zaščitne rokavice in očala. Učence na varno delo s koncentri-rano klorovodikovo kislino posebej opozorimo.

Učence spodbudimo, da sami napovedo, kaj se bo zgodilo, če bomo nad steklenico s koncentrirano klorovodikovo kislino s pinceto držali (nenavlažen) lakmusov papir. Tiste učence, ki se ne bodo pravilno odločili in bodo sklepali, da nenavlažen moder lakmusov papir pordeči, če ga držimo nad steklenico s koncentrirano klorovodi kovo kislino, povabimo, da sodelujejo pri nadaljevanju, ko bomo lakmusov papir omočili z vodo, torej poskus ponovili z navlaženim modrim lakmusovim papirjem.

Po koncu poskusa, ko se vsi učenci prepričajo, da le navlažen lakmusov papir porde-či, če ga držimo nad steklenico s koncentrirano klorovodikovo kislino, poskusimo opažanja razložiti z zapisom enačbe kemijske reakcije med molekulo kisline in mole-kulo vode. Učencem prikažemo nastanek oksonijevih ionov H3O

+ tako, da naka-žemo prenos delca, vodikovega iona H+ iz molekule kisline na molekulo vode. Kemijska reakcija, pri kateri molekula kisline odda molekuli vode proton H+, vedno spremlja nastanek oksonijevih ionov H3O

+, katerih nastanek smo želeli uvodoma pojasniti.

Učenci naj si tudi ogledajo animacijo »Nastajanje oksonijevega iona« na zgoščenki.

Zapomnimo si: Kisline so snovi, ki oddajajo protone. V vodnih raztopinah vseh kislin so prisotni oksonijevi ioni H3O

+.

Ob modelih še enkrat ponovimo nastanek oksonijevih ionov H3O+ in si ogledamo

sliko, ki prikazuje oksonijeve ione v vodni raztopini (učbenik, str. 14).

Učence še enkrat opozorimo na nevarnosti pri delu s koncentrirano klorovodikovo kislino in jih vprašamo, ali poznajo kakšno kislino, s katero delo ni tako zelo nevar-no. Spomnimo jih na kis (ocetno kislino), ki ga lahko uporabljamo celo v prehrani in ga torej lahko zaužijemo. Kisline se torej med sabo močno razlikujejo.

Učence spodbudimo, da razmišljajo o tem, da ti dve kislini (klorovodikova in oce-tna) nista enako nevarni in sta različno močno kisli. Učence vprašamo po zamislih, kako bi lahko preverjali jakost kislin. Vprašamo jih, kako bi lahko očistili umazanijo


16

v kopalnici. Sami naj poskusijo očistiti del trdovratnega madeža vodnega kamna z jedilnim kisom, preostali del madeža pa naj skupaj z učiteljem poskušajo očistiti s klorovodikovo kislino. Uporabimo zaščitne rokavice in očala.

Pomembno je, da za poskus pripravimo enaki koncentraciji obeh kislin, saj ju bomo po moči le tako lahko medsebojno primerjali (npr. 6,0 M CH3COOH in 6,0 M HCl).

Skupaj z učenci na osnovi opazovanja sklepamo: klorovodikova kislina in ocetna kislina enake koncentracije se po jakosti zelo razlikujeta. Z ocetno kislino madež vodnega kamna očistimo težje in počasneje, s klorovodikovo kislino pa precej lažje in uspešnejše.

Zapomnimo si: Ocetna kislina je šibka kislina, klorovodikova kislina je močna kislina.

Z učenci lahko napišemo enačbo reakcije, ki poteka med klorovodikovo kislino in kalcijevim karbonatom, ki je sestavina vodnega kamna (učbenik, str. 15).

Učence vprašamo, kako bi lahko hitro in preprosto ugotovili, kako kisla je neka raz-topina kisline. Učencem povemo, da kemiki v ta namen uporabljajo poseben indi-katorski papir, imenujemo ga univerzalni indikator, in posebno številčno lestvico, pH-lestvico.

Učence lahko še enkrat spomnimo, da bi samo z uporabo indikatorjev, kot sta lak-mus in fenolftalein, lahko razlikovali le med kislimi, nevtralnimi in bazičnimi vod-nimi raztopinami. Tako z lakmusovim papirjem lahko ugotovimo le, da je neka vodna raztopina kisla, ne pa, kako močno kisla je.

Ali bo moder lakmusov papir, ki ga držimo nad steklenico s koncentrirano klorovodikovo kislino, spremenil barvo?

Ali bo moder lakmusov papir spremenil barvo tudi, če ne bo navlažen?

Kaj v bistvu dokazuje sprememba barve modrega lakmusovega papirja?

Kateri ioni povzročijo spremembo barve modrega lakmusovega papirja v rdečo?

Kako lahko opredeliš kisline?

Nariši model oksonijevega iona.

Napiši enačbo kemijske reakcije med molekulo kisline in molekulo vode tako, da prikažeš prenos protona.

Kaj moramo uporabiti za varno delo s klorovodikovo kislino?

S katero kislino (ocetno ali klorovodikovo) uspešneje odstranimo madeže vodnega kamna?

Ali lahko primerjamo jakost dveh kislin, če sta njuni koncentraciji različni?

Navedi primer močne kisline.

Navedi primer šibke kisline.

Navedi glavno sestavino vodnega kamna.

Napiši enačbo za kemijsko reakcijo med klorovodikovo kislino in kalcijevim karbonatom.

Pojasni pojav mehurčkov, če na madež vodnega kamna kaneš kapljico klorovodikove kisline.

2 V uvodu v nadaljnjo razlago pH-lestvice učence spomnimo, da smo že spoznali indi-kator, ki nam pokaže, kako kisle ali bazične so vodne raztopine. To je indikator, ki smo ga sami pripravili iz izvlečka rdečega zelja in s katerim smo preverjali kislost neka terih vodnih raztopin. Na sliki in v preglednici (učbenik, str. 9. in 10) še enkrat skupaj z učenci pogledamo, kako različno so se obarvale vse vodne raztopine, o kate-rih smo sicer ugotovili in zapisali, da so kisle. Učencem povemo, da je to posledica barvil, ki jih imenujemo antociani in so prisotna v rdečem zelju. Barvila namreč raz-lično spremenijo svojo barvo v močno kisli ali v šibko kisli vodni raztopini. Prav po-dobno je z univerzalnim indikatorjem, ki ga bomo uporabljali za določitev, kako močno kisla ali bazična je neka vodna raztopina. Univerzalni indikator je namreč tudi mešanica barvil, ki spremenijo barvo pri natančno določeni kislosti ali bazič-nosti vodne raztopine. Kljub temu pa za določanje kislosti in bazičnosti vodnih raz-topin potrebujemo poleg univerzalnega indikatorja tudi številčno letvico, s katero bomo lahko preiskovanim vodnim raztopinam določali pH-vrednosti. Učencem


17

povemo, kako lahko pripravimo barvno lestvico univerzalnega indikatorja. Nato nari šemo pH-lestvico in jo začnemo praktično uporabljati.

Barvno lestvico univerzalnega indikatorja lahko pripravimo sami.

Za pripravo lestvice univerzalnega indikatorja potrebujemo univerzalni indikator in serijo raztopin z določenim pH.

Univerzalni indikator pripravimo iz spodaj naštetih barvil, ki jih raztopimo v 100 mL 96 % etanola.0,02 g metiloranž0,04 g metilrdeče0,08 g bromtimol modro0,10 g timol modro0,02 g fenolftaleina

Posamezne raztopine z določenim pH lahko pripravimo s titracijo klorovodikove kis-line HCl in natrijevega hidroksida NaOH.

V tako pripravljene raztopine kanemo kapljico univerzalnega indikatorja. Za vsak pH dobimo drugače obarvano raztopino, ki nam lahko služi za ugotavljanje pH iz-branih raztopin snovi.

Naredimo poskus (DZ 19 ), v katerega lahko vključimo snovi, navedene v tabeli

( učbenik, str. 16). Učenci naj z univerzalnim indikatorjem sami določijo pH-vredno-sti pripravljenim vodnim raztopinam. Nato skupaj razvrstimo preiskovane snovi od najbolj kisle do najbolj bazične. Rezultat primerjamo s sliko v učbeniku, kjer so na pH-lestvici razvrščene in narisane preiskovane snovi.

Učenci naj si tudi ogledajo poskus »Indikatorji« na zgoščenki med poskusi v mapi »Kisline, baze in soli« (DZ 19).

Poglavje sklenemo še s kratkim uvodom v pojem koncentracija. Ko učenci usvojijo pojem močne in šibke kisline ter poznajo najznačilnejša primera (ocetna kislina – šib ka kislina in klorovodikova kislina – močna kislina), jim pojasnimo, da na kislost vodne raztopine ne vpliva le snov (kislina), ki jo uporabimo. Učencem razložimo, da lahko tudi iz iste snovi pripravimo različno kisle vodne raztopine. To lahko prepro-sto razložimo na naslednjem primeru: če iztisnemo v 100 mL vode sok cele limone ali pa v kozarec kanemo le nekaj kapljic limonovega soka, bomo gotovo opazili v okusu veliko razliko.

V nadaljevanju razlago nadgradimo s submikro predstavitvijo treh različno kislih vod nih raztopin (učbenik, str. 17). Poudarimo, da se različno kisle vodne raztopine med seboj razlikujejo po številu oksonijevih ionov H3O

+.

Učencem povemo, da število oksonijevih ionov H3O+ v določeni prostornini vodne

raztopine opredelimo s pojmom koncentracija.

Učenci naj si zapomnijo zvezo: več ko je oksonijevih ionov H3O+ v določeni prostor-

nini vodne raztopine, bolj kisla je raztopina in manjša je njena pH-vrednost.

Na koncu poglavja lahko pojasnimo še vzroke, zakaj se lastnosti močnih in šibkih kislin bistveno razlikujejo. Učencem razlike razložimo ob skici, ki prikazuje delce v vodni raztopini močne in šibke kisline na submikro ravni. Pomembno je, da učenci opazijo osnovno razliko na skicah, ki prikazujeta delce v vodni raztopini klorovodi-kove kisline HCl in ocetne kisline CH3COOH (učbenik, str. 18). Učenci naj preštejejo molekule kisline na eni in drugi skici. Pri tem ugotovijo, da na skici, ki prikazuje del-ce v vodni raztopini klorovodikove kisline HCl, ni nobene molekule kisline, temveč so le ioni te kisline. Na skici, ki prikazuje delce v vodni raztopini ocetne kisline CH3COOH, pa sta dve molekuli te kisline, en acetatni in en oksonijev ion (učbenik, str 18: za boljšo preglednost so ioni na skicah poudarjeni z rumeno barvo).

Na koncu poudarimo, da so kisline, pri katerih so v njihovih vodnih raztopinah pri-sotni le ioni te kisline, močne kisline. Velja pa tudi nasprotno: kisline, pri katerih so v njihovih vodnih raztopinah v glavnem prisotne le molekule te kisline, so šibke


18

kisline. Učencem tudi povemo, da skica prikazuje submikro raven zgradbe razto-pine, kjer je točka raztopine tako povečana, da lahko prikažemo delce, ki so v tem delu raztopine v danem trenutku.

Učenci naj si tudi ogledajo animacijo »Močna kislina« in »Šibka kislina« na zgoščenki (DZ

18 ).

Poglavje sklenemo s pregledom modelov in formul nekaterih najpogostejših kislin.

Učenci lahko rešijo naloge v delovnem zvezku (DZ 12 –20 ).

Zakaj uporabljamo univerzalni indikator?

Pojasni, zakaj z univerzalnim indikatorjem lahko določamo pH-vrednost vodnih raztopin.

Navedi nekaj vodnih raztopin snovi, ki imajo pH-vrednost približno enako 7, 2 ali 12.

Opiši, kako bi pripravil dve različno kisli pijači (limonadi).

Kako na kislost vodne raztopine vplivata snov in količina snovi, ki jo uporabimo za pripravo neke vodne raztopine? Pojasni s primerom.

Opredeli pojem koncentracija.

Kaj pomeni, da imata dve vodni raztopini enako pH-vrednost?

Kakšna je zveza med pH-vrednostjo vodne raztopine in številom oksonijevih ionov?

Kakšna je miselna zveza: kislost vodne raztopine – število oksonijevih ionov H3O+ v določeni prostornini vodne raztopine?

Ali v raztopinah močnih kislin lahko najdemo veliko molekul te kisline?

Ali v raztopinah šibkih kislin lahko najdemo veliko molekul te kisline?

Naštej delce, ki so v vodni raztopini klorovodikove kisline HCl.

Naštej delce, ki so v vodni raztopini ocetne kisline CH3COOH.

Sestavi tabelo in vanjo zapiši formule in imena vseh kislin, ki si jih spoznal v tem poglavju.



19

Zakaj so raztopine bazične? cilja Učenci: znajo opredeliti kisline in baze glede na oddajanje in sprejemanje

protonov;

znajo napisati formule nekaterih kislin, baz in soli.


Učencem razložimo pojem močne baze ob skici, ki prikazuje delce v vodni raztopini močne baze na submikro ravni. Pomembno je, da učenci ugotovijo, da so delci, ki so v vodni raztopini močne baze, ioni, obdani z molekulami vode (učbenik, str. 19). V vodni raztopini močne baze ni molekul. Učenci naj na skici preštejejo ione, pri-sotne v vodni raztopini na skici. Poudarimo, da so vodne raztopine, v katerih prevla-dujejo hidroksidni ioni OH–, bazične. Učencem na tem mestu tudi povemo, da skica prikazuje submikro raven zgradbe raztopine, kjer je točka raztopine tako povečana, da lahko prikažemo delce, ki so v tem delu raztopine v danem trenutku.

Učence nato vprašamo, ali morda vedo, kje v gospodinjstvu srečamo baze. Vrnemo se k seznamu proizvodov, ki so ga izdelali učenci v uvodnih urah tega poglavja, kjer so poleg imena proizvoda napisali tudi sestavino, zaradi katere je proizvod uvrščen na določeno mesto. Poiščemo skupaj nekatere proizvode, ki jih uporabljamo za či-ščenje pečic ali barvanje las. Skupaj ugotovimo, da je tudi amonijak, sestavina ome-njenih proizvodov, na seznamu bazičnih snovi.

Poskusimo dokazati, da je raztopina amonijaka bazična, in da torej tudi vsebuje hidro ksidne OH– ione. Napravimo preprost poskus (učbenik, str. 19), pri katerem bomo uporabili navlažen in nenavlažen lakmusov papir ter koncentrirano raztopino amonijaka. Po naših izkušnjah bi se moral rdeč lakmusov papir, ki ga uporabljamo, kadar želimo dokazati prisotnost baz, obarvati modro. Poskus naredimo v digesto-riju. Najprej s pinceto držimo nenavlažen lakmusov papir nad odprto steklenico s koncentrirano raztopino amonijaka. Uporabimo zaščitne rokavice in očala. Učence na varno delo s koncentrirano raztopino amonijaka posebej opozorimo.

Učence spodbudimo, da sami napovedo, kaj se bo pri tem zgodilo. Tiste učence, ki ne bodo pravilno uganili, posebej povabimo, da sodelujejo pri nadaljevanju, ko bomo uporabili navlažen rdeč lakmusov papir.

Po koncu poskusa, ko se vsi učenci prepričajo, da le navlažen rdeč lakmusov papir pomodri, če ga držimo nad steklenico s koncentrirano raztopino amonijaka, opa-žanja razložimo z zapisom enačbe kemijske reakcije med molekulo amonijaka in molekulo vode (učbenik, str. 19). Učencem prikažemo nastanek hidroksidnih ionov OH– tako, da nakažemo prenos delca, vodikovega iona H+, iz molekule vode na mole-kulo amonijaka (skica v učbeniku, str. 19).

Zapomnimo si: Baze so snovi, ki sprejemajo protone. V vseh bazičnih vodnih razto-pinah so prisotni hidroksidni ioni OH–.

Tudi pri bazičnih raztopinah je podobno kot pri kislih, zato naj si učenci zapomnijo zvezo: več ko je hidroksidnih ionov OH– v določeni prostornini vodne raztopine, bolj bazična je raztopina.

Poglavje lahko spet sklenemo z aktivnostjo, v kateri bomo pojasnili vzroke, zakaj se lastnosti močnih in šibkih baz bistveno razlikujejo. Razlike razložimo ob skici, ki pri-kazuje delce v vodni raztopini močno (natrijev hidroksid NaOH) in šibko bazične raztopine (amonijak NH3) na submikro ravni (učbenik, str. 19, 20). Pomembno je, da


20

učenci opazijo na skicah osnovno razliko med delci v vodni raztopini natrijevega hidroksida NaOH, kjer prevladujejo hidroksidni ioni OH– (seveda poleg natrijevih Na+ ionov in molekul vode), in amonijaka NH3, kjer prevladujejo molekule amoni-jaka NH3. V sklepu, ki sledi, poudarimo, da so bazične raztopine, v katerih v njihovih vodnih raztopinah prevladujejo ioni, močno bazične. Velja pa tudi nasprotno: vodne raztopine, v katerih v njihovih vodnih raztopinah prevladujejo molekule, so šibko bazične. Učence tudi tukaj opozorimo, da skica prikazuje submikro raven zgradbe raztopine, kjer je točka raztopine tako povečana, da lahko prikažemo delce, ki so v tem delu raztopine v danem trenutku.

Z učenci na koncu še enkrat ponovimo nastanek hidroksidnih ionov OH– ob mode-lih in skicah, ki prikazujejo hidroksidne ione v vodni raztopini (učbenik, str. 19, 20).

Poglavje sklenemo s pregledom modelov in formul nekaterih najpogostejših hidro-ksidov.

Učenci lahko rešijo tudi naloge v delovnem zvezku (DZ 20 –

26 ).

Ali v močno bazičnih raztopinah prevladujejo molekule raztopljene bazične snovi?

Kateri ioni prevladujejo v bazičnih raztopinah?

Nariši skico modela hidroksidnega iona.

V katerih proizvodih, ki jih uporabljamo v gospodinjstvu, najdemo med sestavinami tudi amonijak?

Ali je raztopina amonijaka bazična raztopina?

Ali lahko dokažemo prisotnost amonijaka tako, da uporabimo nenavlažen rdeč lakmusov papir?

V kakšnem agregatnem stanju je amonijak?

Napiši enačbo kemijske reakcije med molekulo amonijaka in molekulo vode tako, da prikažeš prenos protona.

Kako lahko opredeliš bazične raztopine?

Kakšna je miselna zveza: bazičnost vodne raztopine – število hidroksidnih ionov OH– v določeni prostornini vodne raztopine?

Kaj moramo uporabiti za varno delo z bazičnimi raztopinami?

Naštej delce, ki so v vodni raztopini amonijaka NH3.

Na kaj te spominja vonj v barvah za lase?

Kateri indikator bi uporabil za dokaz svoje trditve?

Sestavi tabelo in vanjo zapiši formule in imena vseh hidroksidov, ki si jih spoznal v tem poglavju.



21

Kaj se zgodi, če zmešamo kislo in bazično raztopino? cilji Učenci: spoznajo, da pri reakcijah med kislinami in bazami nastanejo soli

in voda;

znajo poimenovati osnovne soli;

znajo zapisati enostavne primere reakcij med kislinami in bazami;

poznajo pomen, uporabo in nevarnost soli, kislin in baz v vsakdanjem življenju ter njihov vpliv na okolje.


Učence vprašamo, ali vedo, kako si lahko pomagamo, kadar zaužijemo prevelike koli čine hrane in zato občutimo v ustih neprijetno kiselkast okus, ker se nam v že-lodcu izloča preveč klorovodikove kisline. Pri iskanju odgovora jim pomagamo tako, da jim pokažemo zdravilo za blaženje želodčnih težav in jih spodbudimo, da prebe-rejo, kaj zdravilo vsebuje. Učence vprašamo, katera je po njihovem predvidevanju bistvena sestavina zdravila, ki omili omenjene težave. Skupaj tako ugotovimo, da je v zdravilu bazična snov, ki reagira z odvečno raztopino kisline, ki jo izloči želodec.

Učencem nato povemo, da bomo reakcijo, ki poteka med vodno raztopino kisline in baze, in snov, ki pri tem nastane, spoznali na osnovi poskusa (učbenik, str. 21).

Po izvedenem poskusu, ko se učenci z lakmusovim papirjem prepričajo, da je na-stala raztopina nevtralna, lahko raztopino še segrevamo. Vodo tako odparimo in učen cem pokažemo preostanek po segrevanju nevtralne raztopine, to je sol, natri jev klorid NaCl.

Učencem povemo, da reakcijo med kislino in bazo imenujemo nevtralizacija, pri čemer nastaneta sol in voda.

Reakcijo med klorovodikovo kislino HCl in natrijevim hidroksidom NaOH nato tudi zapišemo in dodatno pojasnimo (učbenik, str. 22).

Poglavje sklenemo s kratkim pregledom nekaterih najpogostejših soli in kislin, iz katerih so soli nastale (učbenik, str. 22).

Učence opozorimo tudi na ekološko obnašanje in jih spomnimo, da je veliko prijaz-nejše do okolja, če raztopine kislin in baz ne zlivamo neposredno v odtoke, temveč raztopine kislin in baz prej združimo. Tako namreč nastane za okolje veliko manj obremenjujoča, nevtralna raztopina soli, ki okolju ne povzroči prehudega dodat-nega onesnaženja. Učence opozorimo tudi na različna področja uporabe soli v živ-ljenju in jim predstavimo preglednico (učbenik, str. 24).


V nadaljevanju lahko z učenci preverimo električno prevodnost raztopin snovi, ki smo jih spoznali v tem poglavju. Zato si pripravimo vodne raztopine snovi, ki so na-vedene v tabeli pri opisu poskusa (učbenik, str. 23). Učence spodbudimo, da sode-lujejo pri poskusu in si opažanja pri ugotavljanju električne prevodnosti različnih snovi tudi zabeležijo. Na osnovi opažanj nato skupaj analiziramo dobljene rezultate. Tako ugotovimo, da dobro prevajajo električni tok raztopine kuhinjske soli, na-trijevega hidroksida in klorovodikove kisline. Električnega toka pa ne prevajajo kristali kuhinjske soli in destilirana voda. Na osnovi tega dejstva, da omenjeni snovi


22

električnega toka ne prevajata, učence vprašamo, kateri pogoj je nujno potreben za prevajanje električnega toka. Pomagamo jim z vprašanjema: (1) »Ali destilirana voda vsebuje gibljive ione?« in (2) »Ali so ioni v kristalu kuhinjske soli, natrijevi ioni Na+ in kloridni Cl– ioni, gibljivi?« Tako lahko pridemo do zaključka, da je nujno potreben pogoj, ki mora biti izpolnjen, če naj bi raztopina neke snovi prevajala električni tok, prisotnost prosto gibljivih ionov. Spoznali smo torej preprosto pravilo, da vodne raz-topine kis lin, baz in soli prevajajo električni tok zato, ker vsebujejo prosto gibljive ione, take spojine pa zato imenujemo elektroliti.

Katera snov je prisotna v našem želodcu?

Kaj vsebuje zdravilo za blaženje želodčnih težav?

Katero snov smo iz nevtralne raztopine odstranili in kako?

Kje najdemo to snov?

Zapiši reakcijo med klorovodikovo kislino HCl in natrijevim hidroksidom NaOH.

Imenuj reakcijo med kislino in bazo ter povej, kaj pri reakciji nastane.

Zapiši kemijsko reakcijo med oksonijevimi H3O+ in hidroksidnimi ioni OH–,

ki poteka pri reakciji nevtralizacije.

Navedi najpogostejše kisline in soli, ki si jih doslej spoznal. Zapiši njihova imena in formule.

Navedi postopek, kako bi čim manj škodljivo za okolje odstranil raztopino kisline in raztopino baze. Svojo odločitev utemelji z zapisom enačbe kemijske reakcije. Opiši tudi lastnosti produkta, ki pri reakciji nastane.

Navedi raztopine snovi, ki dobro prevajajo električni tok.

Navedi snov, ki ne prevaja električnega toka.

Navedi, kdaj kuhinjska sol prevaja električni tok.

Navedi nujen pogoj, ki je potreben za prevajanje električnega toka.

Kaj so elektroliti?

Zakaj vodne raztopine soli prevajajo električni tok?

Zakaj vodne raztopine kislin in baz prevajajo električni tok?

Navedi nekaj primerov uporabe soli v vsakdanjem življenju.

Za kaj uporabljamo kalijev nitrat?

Za kaj uporabljamo srebrov bromid?



23

Odstotna koncentracija raztopin cilj Učenci: znajo izračunati masni delež topljenca v raztopini.


Z učenci se uvodoma pogovorimo o pojmu koncentracija, tako da jim pojasnimo, kaj pod tem pojmom razumemo. Navedemo lahko primere, kot so gost ali redek pro-met, gost ali redek glavnik, gosta ali redka trava, gosta ali redka juha … Učenci naj nato sami navajajo primere, ki jih pojasnimo skupaj. Učence vprašamo, ali bi znali pojasniti, v čem se med seboj razlikujeta gost in redek sadni sok. Skupaj ugotovimo, da se sadna sokova razlikujeta po tem, da je v redkem sadnem soku delcev sadja na videz manj (sok je zato tudi videti bistrejši), v gostem sadnem soku pa je sadnih del-cev na videz znatno več (sok je videti moten). Bistvena razlika med sadnima soko-voma je torej v količini sadnih delcev.

Nadaljujemo s poskusom, v katerem uporabimo obarvan bistri sok, na primer ribezov.

Potrebujemo dve enaki čaši (200 mL). V prvo čašo damo 1 malo žličko ribezovega soka, v drugo pa 10 velikih žlic ribezovega soka. Nato v obe čaši nalijemo enako koli-čino vode (približno 100 mL) in vsebino v obeh čašah premešamo.

Opazujemo vsebini obeh čaš in zapišemo ugotovitve.

Učence spodbudimo, da razmislijo, v kateri čaši je več ribezovega soka v enaki koli-čini vode. Učence tudi vprašamo, ali se je ribezov sok raztapljal v vodi, ki smo jo dodali v obe čaši.

V nadaljevanju nato definiramo pojem topljenca, topila in raztopine.

Postopoma vpeljemo pojem masni delež topljenca, tako da učencem najprej razlo-žimo enačbo za izračun masnega deleža. Nato skupaj utrdimo zvezo, kaj predstavlja 1 mala žlička ribezovega soka v primerjavi z 10 velikimi žlicami ribezovega soka v enaki količini vode. Povzamemo, da je masni delež topljenca (ribezovega soka) pri 1 mali žlički ribezovega soka manjši kot pri 10 velikih žlicah ribezovega soka v enaki količini vode.

Učencem tudi povemo, da primer, ki smo ga predstavili, popolnoma ne ustreza raz-topini, ki jo pojmujemo v kemiji. Ribezov sok namreč vsebuje tudi nekaj v vodi netop-nih snovi, ki jih lahko opazimo na dnu čaše. Pri raztopini pa delcev na dnu čaše ne moremo opaziti, saj se topljenec popolnoma raztopi v topilu. Ribezov sok smo izbra-li kot primer obarvane nenevarne snovi, s katero lahko učenci sami izvedejo poskus. Primer raztapljanja kuhinjske soli ali sladkorja je morda manj primeren, ker ne more-mo opazovati različne barve raztopine v odvisnosti od njene koncentracije.

Učencem lahko v nadaljevanju predstavimo primere v kemiji, kjer se topljenec v to-pilu popolnoma raztopi, na primer sladkor v vodi, natrijev klorid v vodi, modra ga-lica v vodi, etanol v vodi … Takrat lahko za raztopino tudi natančno izračunamo masni delež topljenca, s čimer povemo, kolikšen delež celotne mase raztopine znaša masa topljenca v raztopini. Učencem nato povemo, da namesto o masnem deležu topljenca lahko govorimo tudi o odstotni koncentraciji, če masni delež topljenca podamo v odstotkih.

Skupaj z učenci pripravimo pravo raztopino, pri tem naj učenci pridobijo občutek za manjši ali večji delež snovi v raztopini oziroma večjo in manjšo koncentracijo


24

snovi. Naredimo preprost poskus, v katerem uporabimo snov kalijev permanganat, ki ga lahko kupimo tudi v lekarni.

Pripravimo dve čaši, v kateri nalijemo približno po 100 mL vode. V eno čašo z vodo vržemo en kristalček kalijevega permanganata, v drugo čašo z vodo pa damo polo-vico spatule (0,05 g) kalijevega permanganata. Pomešamo vsebini obeh čaš in opa-zujemo.

Na osnovi videza raztopine (bolj ali manj obarvana) naj učenci sklepajo, katera raztopina vsebuje večjo in katera manjšo količino snovi, kalijevega permanganata, v ena ki količini vode. Sklenemo, da je bolj obarvana tista raztopina, ki vsebuje večjo količino snovi v enaki količini vode. Enako velja, da vsebuje raztopina, ki je manj obarvana, manjšo količino snovi v enaki količini vode.

Pripravimo lahko še več podobnih raztopin, tako da v 100 mL vode raztopimo raz-lične količine kalijevega permanganata. Učenci naj raztopine nato razvrščajo na raz-lične načine: (1) od raztopine z najmanjšim masnim deležem snovi do raztopine z največjim masnim deležem snovi; (2) od raztopine z najmanjšo odstotno koncen-tracijo do raztopine z največjo odstotno koncentracijo; (3) od raztopine, ki vsebuje najmanjšo količino topljenca, do raztopine, ki vsebuje največjo količino topljenca.

Učencem razložimo osnove računanja masnega deleža na ustreznih primerih po korakih (učbenik, str. 25, 26).


Ali si že slišal za pojem koncentracija? Kaj pojem pomeni?

V čem se razlikujeta gost in redek sadni sok? V katerem sadnem soku je sadnih delcev manj?

Na osnovi česa bi torej lahko razlikovali med gostim in redkim sadnim sokom?

Kako se po videzu razlikujeta vsebini z ribezovim sokom v prvi in drugi čaši?

Kaj je v primeru priprave ribezovega soka topljenec in kaj topilo? Kaj predstavlja raztopino?

Na primeru ribezovega soka pojasni večji in manjši masni delež topljenca v raztopini.

Kdaj v kemiji govorimo o raztopinah?

Kaj nam pove masni delež topljenca?

Napiši formulo za izračun masnega deleža topljenca.

Kaj je odstotna koncentracija raztopine?

Kdaj lahko namesto o masnem deležu topljenca govorimo o odstotni koncentraciji?

Opiši videz raztopine, ki vsebuje manjši delež kalijevega permanganata v vodni raztopini.

Napiši, kaj je topljenec, kaj topilo in kaj raztopina v primeru pripravljene vodne raztopine kalijevega permanganata.

Zakaj moramo vsebino čaše z vodo pomešati, ko vanjo stresemo kalijev permanganat?

Ali bi se odstotna koncentracija raztopine kalijevega permanganata razlikovala, če bi v enako količino vode stresli enako količino topljenca, vendar bi vsebino čaše pozabili premešati? Razloži svoj odgovor.

Kako se razlikujejo pripravljene raztopine?

Katera raztopina kalijevega permanganata vsebuje največji in katera najmanjši masni delež topljenca?

Katera količina je pri vseh pripravljenih raztopinah kalijevega permanganata enaka?

Kako bi pripravil vodno raztopino kalijevega permanganata, ki bi vsebovala 1 g topljenca v 200 g vode? Izračunaj odstotno koncentracijo pripravljene raztopine.



25

Kako vpliva temperatura na topnost snovi? cilj Učenci: spoznajo vpliv temperature na topnost snovi.


Učence vprašamo, ali se v določenem topilu, na primer v vodi, vse snovi enako dobro topijo. Skupaj ugotovimo, da se snovi v vodi ne topijo enako dobro, čeprav vemo, da je voda, ki je polarna, dobro topilo za veliko večino snovi.

Učencem lahko prikažemo nekaj preprostih poskusov, pri katerih uporabimo snovi, kot so moka, sladkor, zemlja, sol, mivka, cedevita, pralni prašek …, ki jih raztapljamo v enaki količini vode (npr. 100 mL).

Naredimo tabelo, v katero vpišemo snov in opredelimo njeno topnost v vodi (dobro topna, srednje topna, zelo slabo topna snov).

Izločimo snovi, ki so zelo slabo topne, in nadaljujemo s snovmi, ki so dobro oziroma srednje dobro topne v vodi (npr. moka, sladkor, sol, cedevita, pralni prašek). Učence vprašamo, ali vedo, kaj vpliva na spreminjanje topnosti. Vprašamo jih, ali bi segreva-nje lahko vplivalo na topnost določene snovi v vodi.

Prepričamo se s poskusom, pri katerem v čaši vode raztapljamo kalijev nitrat (učbe-nik, str. 27). Prisotnost neraztopljene trdne snovi dokazuje, da je raztopina nasičena.

Skupaj z učenci na osnovi izvedenega poskusa naredimo ustrezne zaključke.

Poskus lahko razširimo tudi na druge omenjene snovi, tako da pripravimo ustrezne nasičene raztopine snovi.

Na koncu povzamemo, da temperatura navadno vpliva na topnost določene snovi v vodi. S segrevanjem navadno dosežemo, da postane snov bolj topna.

Ali se v vodi vse snovi topijo enako dobro?

Naštej nekaj snovi, ki se v vodi dobro topijo.

Naštej nekaj snovi, ki se v vodi ne topijo najbolje.

Kaj bi po tvojem mnenju lahko vplivalo na topnost neke snovi v vodi?

Kako bi lahko v enaki količini vode raztopil večjo količino snovi?

Kaj je nasičena raztopina?

Ali temperatura navadno vpliva na topnost snovi v vodi?

Kaj lahko dosežemo s segrevanjem nasičene raztopine neke snovi?



26

Naloge1 Naštej nekaj snovi, ki jih najdeš doma, na tržnici, v trgovini ali v šolskem laboratoriju

in vsebujejo kisline. Opiši jih v tabeli.

Snov Vir Ime kisline Uporaba Opombe

Rabarbara listi oksalna kislina listi neuporabni, stebla užitna

Rešitev: individualna

2 Oglej si znak za nevarne snovi na steklenici z ocetno kislino, ga skiciraj in opiši nje-gov pomen.

Rešitev: znak za jedke snovi (C)

3 Razloži uporabo indikatorja lakmusa tako, da dopolniš naslednje besedilo.

Lakmus je indikator, ki ga uporabljamo za določanje in

v vodnih raztopinah, saj se pri tem spremeni njegova . Poznamo

in lakmusov papir. lakmusov papir uporab-

ljamo za določanje vodnih raztopin, saj postane .

lakmusov papir uporabljamo za določanje vodnih razto-

pin, saj postane .

lakmusovega papirja ne moremo uporabljati za določanje kislih vodnih

raztopin, pa ne moremo uporabljati za določanje

vodnih raztopin, saj v nobenem primeru ne bi mogli zaslediti nje-

gove v vodni raztopini.

Rešitev: kislin, baz, barva, moder, rdeč, moder (rdeč), kislih (bazičnih), rdeč (moder),

rdeč (moder), bazičnih (kislih), moder (rdeč), rdečega, modrega, bazičnih, spremembe, barve

4 V bližnji okolici doma ali šole razišči, kje lahko najdeš spomenik, ki so ga prizadele posledice starosti in verjetno tudi kislega dežja. Na kratko opiši njegovo stanje, lahko priložiš njegove slike ali opise iz različnih časovnih obdobij (opiši poškodbe in spre-membe). Opazovani pojav razloži tako, da uporabiš nekaj svojega kemijskega zna-nja. Pomagaj si z dodatno literaturo, učbenikom in s spletnimi stranmi.



27

5 Na ustreznih primerih opiši, kako se v gospodinjstvu lahko znebimo nadležne ma st-ne umazanije. Naštej vsaj dve sredstvi, ki jih v ta namen uporabljamo in ju opiši.

Ime čistilnega sredstva:

Namen uporabe čistilnega sredstva:

Sestavine čistilnega sredstva:

Opis uporabe čistilnega sredstva:

Kako lahko sredstvo uporabljamo (varnostni ukrepi pri uporabi):

Aktivna sestavina, ki ji pripisuješ želeni učinek:

Kaj lahko sklepaš iz tvojih opisov navedenih čistilnih sredstev? Opredeli aktivne sno-vi, ki jih ta sredstva vsebujejo, glede na njihovo kislost oziroma bazičnost.


6 Nariši skico modela oksonijevega iona, pomagaj si z učbenikom.

Rešitev:

7 Nariši pH-lestvico in na njej opredeli vodne raztopine naslednjih snovi glede na njihovo kislost oziroma bazičnost: pralni prašek, mineralna voda, destilirana voda, jabol čni kis, pecilni prašek, zobna krema. Pomagaj si z uporabo univerzalnega indi-katorja. Rezultate vpiši v tabelo.

Snov Barva vodne

raztopine snovi

Barva vodne

raztopine snovi

po dodatku

univerzalnega

indikatorja

Ocena

pH-vrednosti

vodne raztopine

Opredelitev

snovi glede

na kislost

oz. bazičnost


8 Opiši, kaj bi se zgodilo z navlaženim rdečim lakmusovim papirjem, če bi ga držali nad koncentrirano raztopino amonijaka, ter odgovori na vprašanja.

a) Kakšne barve postane rdeč lakmusov papir?

b) Zakaj je moder lakmusov papir spremenil barvo?

c) Kako nastanejo OH– ioni? Napiši ustrezno enačbo reakcije.

č) Nariši skico modela hidroksidnega iona. Pomagaj si z učbenikom.

Rešitev:

a) moder

b) Zaradi bazične raztopine, ki je vsebovala hidroksidne, OH– ione.

c) NH3(aq) + H2O → NH4+(aq) + OH–(aq)

č)


28

9 a) Ustrezno dopolni tabelo, v kateri so navedene nekatere najpogostejše snovi, in jih opredeli glede na kislost ali bazičnost njihovih vodnih raztopin.

Ime snovi Formula

snovi

Ime elementa,

značilnega

za to snov

Simbol

elementa,

značilnega

za to snov

Kislost vodne

raztopine

snovi

Bazičnost

vodne

raztopine

snovi

Klorovodikova kislina

HCl klor Cl �KOH K �

Žveplova kislina žveplo

Kalcijev hidroksid

Fosforjeva kislina P

HNO3

Amonijak N

Natrijev hidroksid �b) Napiši kemijsko enačbo za reakcijo nevtralizacije med izbrano kislino in bazo.

Rešitev: a)

Ime snovi Formula snovi Ime elementa,

značilnega za

to snov

Simbol

elementa,

značilnega

za to snov

Kislost vodne

raztopine snovi

Bazičnost

vodne

raztopine snovi

Klorovodikova

kislinaHCl klor Cl �

Kalijev

hidroksidKOH kalij K �

Žveplova

kislinaH2SO4 žveplo S �

Kalcijev

hidroksidCa(OH)2 kalcij Ca �

Fosforjeva

kislinaH3PO4 fosfor P �

Dušikova

kislinaHNO3 dušik N �

Amonijak NH3 dušik N �Natrijev

hidroksidNaOH natrij Na �

b) individualna

10 Z odpadnimi kislinami in bazami močno onesnažujemo okolje, če za odpadne snovi ustrezno ne poskrbimo. Predlagaj, kako bi lahko ravnali, če bi morali odstraniti 50 L raztopine klorovodikove kisline in 50 L raztopine natrijevega hidroksida enakih kon-centracij, da bi kar najmanj obremenili okolje. Pomagaj si s pridobljenim kemijskim znanjem, z učbenikom, dodatno literaturo in zapiši tudi ustrezno kemijsko reakcijo za postopek, ki ga predlagaš.



29

11 Izračunaj odstotno koncentracijo raztopine, ki jo dobiš, če zmešaš 15 g sladkorja z 200 mL vode.

Rešitev: 6,9 %

12 Opredeli masni delež natrijevega klorida, maso topljenca in maso topila v 100 g 3 % raztopine.

Rešitev: w (NaCl) = 0,03, m(NaCl) = 3 g, m(H2O) = 97 g


30


Kisikove Učbenik � 29–60

organske spojine Delovni zvezek � 19–36

poglavja v učbeniku Kaj so kisikove organske spojine?AlkoholiReakcije alkoholovOrganske karboksilne kislineReakcije organskih karboksilnih kislinMolekule kisikovih organskih spojin v organizmihMaščobeOgljikovi hidrati

Kisikove organske spojine so izrednega pomena za naše življenje. So v hrani, pijačah, dišavah, na -šem telesu in še bi lahko naštevali, kje vse jih najdemo.

V poglavju bodo učenci spoznali osnovne kisi-kove spojine in njihove značilne reakcije. Pri ob-ravnavi organskih spojin je izredno pomembno, da vsebine med seboj povezujemo in nadgraju-jemo. Tako se izognemo učenju na pamet in raz-vijamo učenje z razumevanjem. Učenci imajo pogosto težave pri povezovanju imen organskih spojin s strukturnimi formulami njihovih mole-kul. V tem se imenovanje in formule organskih spo jin razlikujejo od imenovanja in formul anor-ganskih spojin. Učenci najprej spoznajo slednje, ki jih osmislijo z razumevanjem periodnega siste-ma, vrsta učencev pa se na pamet nauči imena spojin in njihove formule in jih hitro pozabi. Po-imenovanje organskih spojin, zapis formul in mo-delov molekul izhaja iz vrste zakonitosti. Učenci morajo izhajati iz predpostavk, da organske spo-jine vsebujejo ogljikove atome in da vsak ogljikov atom lahko tvori štiri vezi s sosednjimi atomi. Pri povezovanju atomov ogljika z atomi vodika in dru gih elementov nastanejo molekule. Za razu-mevanje submikroskopske in simbolne ravni or-ganskih molekul so izhodišče modeli njihovih mo lekul. Za kisikove organske spojine pa velja še naslednje:

1. Molekule organskih kisikovih spojin so zgra-jene iz atomov ogljika, vodika in kisika.

2. Atomi teh elementov so med seboj lahko po-vezani z enojnimi, lahko pa tudi dvojnimi ko-valentnimi vezmi. Tako atom kisika lahko tvori z atomom ogljika enojno ali dvojno kovalent-no vez.

3. V molekulah alkoholov in etrov je enojna ko-valentna vez med atomom ogljika in atomom kisika.

4. V molekulah aldehidov, ketonov, karboksilnih kislin in estrov pa je med atomom kisika in ato-mom ogljika dvojna kovalentna vez.

Pri imenovanju organskih kisikovih spojin je po-membno, da poznamo imena in formule radika-lov in funkcionalnih skupin. Na tej osnovi lahko iz imena spojine napišemo formulo spojine ali iz formule spojine izpeljemo njeno ime. Radikale so učenci spoznali v poglavju Družina ogljikovo-dikov, kjer je v tabeli razloženo, kako dobimo ra-dikala etil in propil (učbenik Moja prva kemija 1, str. 95). Ime radikala izpeljemo iz imena oglji-kovodika, podobno kot iz racionalne formule ogljikovodika dobimo racionalni zapis radikala. Funkcionalne skupine kisikovih organskih spo-jin spoznavajo učenci iz racionalnih formul in modelov posameznih kisikovih organskih spojin, zato je bistvena njihova uporaba pri obravnavi te vsebine. V učbeniku (Moja prva kemija 2, str. 47) je podana pregledna tabela funkcionalnih skupin kisikovih organskih spojin.

Kako pristopiti k izpeljavi imena spojine iz njene racionalne formule ali modela?

Učenci naj najprej v racionalni formuli poiščejo funkcionalno skupino in nato na osnovi tabele ugo tovijo, katero vrsto spojine predstavlja. Iz ta-bele je tudi razvidno, da so za imena posameznih kisikovih spojin značilne pripone, npr. za alko-hole -ol. To navežemo na imenovanje ogljikovo-dikov (učbenik Moja prva kemija 1, str. 94, 96), ko s priponami -an, -en in -in v imenu označimo, v katero skupino ogljikovodikov uvrščamo posa-mezno spojino.

Pri imenovanju alkoholov morajo učenci ugoto-viti ime ogljikovodika, katerega radikal je vezan na funkcionalno skupino. Ime ogljikovodika po-vežemo s pripono -ol.

02 kisikove organske spojine.ind30 3002 kisikove organske spojine.ind30 30 7/6/2007 1:18:25 PM7/6/2007 1:18:25 PM

31

alkohol CH3 – OH

CH3• radikal metil izhaja iz ogljikovodika metana, pripona -ol pomeni alkohol, ime: metanol.

alkohol CH3CH2 – OH

CH3CH2• radikal propil izhaja iz ogljikovodika propana, pripona -ol pomeni alkohol, ime: propanol

Imenovanje aldehidov in karboksilnih kislin je za-htevnejše. Njihova imena so sestavljena iz imena ogljikovodika s toliko ogljikovimi atomi, kot jih je v formuli spojine ali modelu njene molekule. Ime ogljikovodika povežemo s pripono -al, značilno za aldehide. V imenih karboksilnih kislin pa povežemo ime ogljikovodika s pripono -ojska in dodamo še ime za vrsto spojine, to je kislina. Torej -ojska kislina.

Oaldehid CH3 – C H

etan pripona -al

etanal

V formuli sta dva ogljikova atoma. Ogljikovodik z dvema atomoma ogljika je etan. Ime etan poveže-mo s pripono -al: etanal.

Okarboksilna kislina H–C OH

metan pripona -ojska

metanojska kislina

V formuli je en ogljikov atom. Ogljikovodik z enim atomom ogljika je metan. Ime metan povežemo s pripono -ojska: metanojska kislina.

Imenovanje ketonov je zahtevnejše. Pred pripo-no -on, ki označuje ketone, damo ime ogljikovo-dika s toliko ogljikovimi atomi, kot jih je v verigi molekule. Na tej stopnji spoznajo učenci le imeno-vanje enostavnih ketonov, ki imajo na obeh stra-neh ogljikovega atoma ketonske skupine vezano enako alkilno skupino.

keton CH3 – C – CH3

O

propan pripona -on

propanon

V verigi so trije ogljikovi atomi, ime ustreznega ogljikovodika je propan. Ime ketona dobimo, če povežemo ime ogljikovodika – propan s pripono -on: propanon.

CH3CH2 – C – CH2CH3

O

pentan pripona -on

pentanon

Ker pa je lahko ketonska skupina tudi na drugem mestu, je treba pred pripono -on postaviti števil-ko, ki označuje položaj te skupine v molekuli.

Tako se imeni glasita:

1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

CH3 – C – CH2CH2CH3 CH3CH2 – C – CH2CH3

O O

pentan-2-on pentan-3-on

Pri imenovanju etrov morajo učenci v racionalni formuli ali modelu molekule ugotoviti radikala, ki sta v molekuli vezana vsak z eno kovalentno vezjo na kisikov atom. Če sta vezana ista radikala, damo pred ime radikala predpono di-.

eter CH3CH2–O–CH2CH3 CH3–O–CH2CH3

etil eter etil metil eter etil dietil eter etilmetil eter

Imenovanje estrov je zahtevno, saj morajo učenci v formuli ali modelu molekule estra prepoznati estrsko skupino in v njej radikal molekule alko-hola in del, ki pripada molekuli karboksilne kisli-ne, ki je reagirala z alkoholom. V imenu najprej navedemo ime radikala alkohola, nakar sledi ime soli kisline, vezane v estru. Imenovanje estrov je lahko tudi enostavnejše. V tem primeru najprej navedemo ime radikala alkohola, ki mu sledi ime kisline, vezane v molekuli estra.

estri O

CH3CH2 – O – C – CH3

alkoholni del kislinski del etil etanoat etiletanoat etilni ester etanojske kisline

O

CH3 – O – C – CH2CH2CH3

alkoholni del kislinski del metil butanoat metilbutanoat metilni ester butanojske kisline

Pri pisanju racionalnih formul iz imen izhajamo v nasprotni smeri. Iz pripone v imenu lahko skle-pamo, v katero skupino organskih kisikovih spo-jin dano spojino uvrščamo. To velja za vse opi-sane organske kisikove spojine razen za etre in estre. Iz preostalega dela imena pa lahko pri alko-holih sklepamo na radikal, vezan na funkcional-no skupino.

=–

=–

=

=

= =

=

=


32

pentanol Pripona -ol pove, da je to alkohol. Funkcionalna skupina alkoholov je –OH. Preostanek imena je pentan; radikal pentana, vezan na hidroksilno skupino, pa je CH3CH2CH2CH2CH2 •.

5 4 3 2 1

Formula pentanola je CH3CH2CH2CH2CH2 – OH.

Ker pa je lahko skupina vezana tudi na drugih C-atomih v molekuli, je treba pred pripono -ol po-staviti številko tega ogljikovega atoma. Ime se to-rej glasi: pentan-1-ol.

Imeni preostalih možnih izomerov pa sta:

5 4 3 2 1

pentan-2-ol CH3CH2CH2 – CH – CH3

OH

5 4 3 2 1

pentan-3-ol CH3CH2 – CH – CH2CH3

OH

Navedene izomere spojin se med seboj razliku-jejo tudi po lastnostih in ne samo po imenu in formuli.

Pri drugih kisikovih organskih spojinah pa mora-mo upoštevati prej omenjene specifičnosti pri njihovem imenovanju.

Osnova za spoznavanje kisikovih organskih spo-jin so alkoholi. Iz reakcij alkoholov lahko izpe-ljemo druge kisikove organske spojine: aldehide, ketone, karboksilne kisline, etre in estre ter v na-daljevanju za življenje in našo prehrano nujno po-trebne maščobe in ogljikove hidrate.

Da lahko razvijemo vertikalo poznavanja kisiko-vih organskih spojin, morajo učenci že na tej stop-nji šolanja poznati pomen položaja hidroksilne skupine v verigi ogljikovih atomov v molekulah alkoholov. Iz tega izpeljemo primarne, sekundar-ne in terciarne alkohole. V nadaljevanju učenci spoznajo reakcije oksidacije primarnih, sekundar-nih in terciarnih alkoholov ter produkte teh reak-cij. Iz primarnega alkohola dobimo najprej alde-hid, pri nadaljnji oksidaciji pa karboksilno kislino. Pri oksidaciji sekundarnega alkohola nastane keton, oksidacija terciarnih pa težko poteka. Kon-čna produkta oksidacije vseh alkoholov sta oglji-kov dioksid in voda. Tako učenci spoznajo alde -hide, ketone in karboksilne kisline, v naslednji stopnji pa še reakcijo med alkoholi, pri kateri na-stanejo etri, in reakcijo med alkoholi in karboksil-nimi kislinami, ki daje estre. Te reakcije in njihove produkte lahko ponazorimo s shemo, ki naj bi jo učenci osvojili pri obravnavi tega poglavja.

Pri obravnavi organskih reakcij uvedemo pojem reakcijske sheme. Učenci morajo razlikovati enač-be kemijskih reakcij in reakcijske sheme. V obeh so podani reaktanti in produkti ter smer reakcije.

Bistvena razlika je ta, da je v enačbah število posa-meznih atomov elementov v reaktantih in produk-tih enako. Enačbe so urejene, kar pa ni nujno za reakcijske sheme. V njih se lahko število atomov elementov v reaktantih in produktih ne ujema. Zna čilnost reakcijskih shem pa je, da so v njih po-dani pogoji (temperatura, tlak, katalizator), pri katerih dane reakcije potekajo. Tako lahko odgovo-rimo na vprašanje, zakaj molekule v steklenici eta-nola ne reagirajo in ne nastanejo molekule dietil etra. Ta reakcija poteka pri dodatku koncentrirane žveplove(VI) kisline etanolu pri tempe raturi okoli 140 °C. To so reakcijski pogoji za to reakcijo.

Posebno pozornost zahteva obravnava kisikovih organskih spojin v organizmih, kjer je treba prej

–

–

alkoholiR–OH

primarni sekundarni terciarni

R–CH2–OH H R2

R1–C–R2 R1–C–R3

OH OH

oksidacija

oksidacija

ALDEHID KETON

O R1–C–R2

R–C O

H

oksidacija

oksidacija

KARBOKSILNA CO2; H2OKISLINA

O

R–C

OH

oksidacija

CO2; H2O

ali

CO2 + H2O

O

R1–OH R2–C

OH

–H2O

O

R2–C–O–R1 ester

R1–OH R1–OH

–H2O

R1–O–R1 eter

– –

– –

=–

=

=–

=–

=


33

poznati osnovne kisikove organske spojine. Brez tega znanja lahko učenci te vsebine spoznajo le na makroskopski ravni. Obravnavo maščob in oglji kovih hidratov povežemo z osnovami zdrave prehrane, ki so jih učenci spoznali pri gospo-dinjstvu. Zgradba molekul maščobnih kislin, pro-pan-1,2,3-triola in ustreznih maščob ni zapletena in se lahko lepo ponazori z modeli. S tega vidika je obravnava ogljikovih hidratov zahtevnejša. Že zgradba molekul glukoze in fruktoze in njuni

struk turni formuli so zahtevne, še bolj pa mole-kul saharoze in drugih disaharidov. Zahtevnost se stop njuje pri zgradbi polisaharidov. Za razume-vanje tega poglavja je pomembno, da izhajamo iz zgradbe molekul glukoze in fruktoze, ki ju po-vežemo v molekule disaharidov (predvsem saha-roze) in nato molekule glukoze povežemo na raz-lične načine v molekule polisaharidov (škrob, celuloza).

cilji iz učnega načrta Učenci: spoznajo značilne lastnosti in pomen organskih kisikovih spojin

za življenje;

spoznajo ključne lastnosti alkoholov, karboksilnih kislin in estrov;

prepoznajo hidroksilno, etrsko, karbonilno, karboksilno in estrsko funkcionalno skupino v zapisu spojin;

znajo poimenovati alkohole in karboksilne kisline, s katerimi se pogosto srečujejo;

spoznajo vplive delovanja alkoholov na organizem, spoznajo znake zastrupitve z metanolom in etanolom ter se naučijo dajati prvo pomoč;

znajo zapisati strukturne ali racionalne formule preprostih znanih kisikovih organskih spojin, zlasti alkoholov in karboksilnih kislin;

spoznajo uporabo kisikovih organskih spojin v vsakdanjem življenju in industriji;

poznajo ključne fizikalne lastnosti maščob;

znajo opredeliti maščobe kot estre maščobnih kislin in glicerola;

poznajo soli maščobnih kislin kot mila in vedo, kako jih pridobivamo iz maščob;

znajo v strukturi monosaharidov prepoznati kisikove funkcionalne skupine in jih znajo povezati z lastnostmi;

znajo razlikovati med monosaharidi, disaharidi in polisaharidi ter prepoznajo monosaharidne enote v disaharidih in polisaharidih;

spoznajo pomen maščob in ogljikovih hidratov za uravnoteženo prehrano.


34

ključni pojmi


Kaj so kisikove

organske spojine?

organske kisikove spojine, elementna sestava

Alkoholi

molekule alkoholov, funkcionalne skupine

Kako imenujemo alkohole?

hidroksilna skupina –OH, imenovanje: pripona -ol; alkilna skupina;primarni, sekundarni in terciarni alkohol, izomeri

Lastnosti alkoholov vrelišče, topnost v vodi, dolžina in razvejenost verige, polarni in nepolarni del molekule

Alkoholno vrenje alkoholno vrenje, fermentacija, encimi, glive kvasovke, škrob, sladkor, etanol, ogljikov dioksid

Kako naredimo alkoholne pijače?

količina etanola v krvi, alkoholne pijače

Reakcije alkoholov

Gorenje etanola etanol, ogljikov dioksid, voda

Etanol reagira z natrijem podobno kot voda

natrij, etanol, natrijev etoksid, vodik, fenol, natrijev fenolat

Iz alkoholov lahko odstranimo vodo

eter, etrenje, dietileter, dehidriranje

Oksidacija etanola v našem telesu

aldehidi, aldehidna skupina; karboksilne kisline, karboksilna skupina;etanol, etanal, etanojska kislina; metanol, metanal (formaldehid), metanojska kislina

Oksidacija sekundarnih in terciarnih alkoholov

ketoni, ketonska (karbonilna) skupina, propanon (aceton), lastnosti propanona

Organske karboksilne

kisline

karboksilne kisline;organske kisline v sadju in zelenjavi; mlečna kislina;soli karboksilnih kislin;razpad molekul karboksilnih kislin v vodi, etanoatni ioni, oksonijevi ioni, jakost kislin

Reakcije organskih

karboksilnih kislin

Karboksilne kisline reagirajo z bazami

soli karboksilnih kislin, ioni v vodnih raztopinah soli karboksilnih kislin, kalijev etanoat

Pri reakciji med karboksilnimi kislinami in alkoholi nastanejo estri

estrenje, ester, estrska skupina;estri v rastlinah, sadju, zdravila (aspirin), dišave

Molekule kisikovih

organskih spojin

v organizmih

Zdrava prehrana beljakovine, ogljikovi hidrati, maščobe, vitamini in minerali, prehranska piramida


35


Maščobe

maščobe, nasičene maščobne kisline, nenasičene maščobne kisline;zgradba molekule maščobe, polarni del, nepolarni del;maščobne kisline v trdnih in tekočih maščobah;omega-3 maščobne kisline;

Kako hranimo maščobe? hranjenje in kvarjenje maščob

Milo dobimo iz maščob mila, ionska zgradba mil

Zakaj z milom lahko odstranimo nečistoče?

polarna glava in nepolarni rep aniona mila, shema pranja

Ogljikovi hidrati

monosaharidi, disaharidi, polisaharidi

Monosaharidi fotosinteza, heksoza, glukoza, fruktoza;verižne in obročne molekule glukoze in fruktoze;lastnosti glukoze in fruktoze; pretvorba glukoze v telesu;dokaz glukoze in fruktoze

Disaharidi saharoza, hidroliza saharoze;laktoza, hidroliza laktoze;maltoza

Molekule glukoze se lahko povezujejo v verige

naravni polimeri, škrob, celuloza, lastnosti škroba in celuloze, hidroliza škroba, dokaz škroba


KISIKOVE ORGANSKE SPOJINE

36

Kaj so kisikove organske spojine? cilja Učenci: ponovijo pomen kisikovih organskih spojin kot sestavin prehrane

in kot surovin za druge snovi;

spoznajo značilnosti zgradbe kisikovih organskih spojin.


V uvodu v poglavje z učenci ponovimo glavne sestavine zdrave prehrane, ki so jih spoznali pri pouku gospodinjstva. Nato učence seznanimo s cilji in z vsebino tega poglavja. Učencem povemo, da bomo v tem poglavju obravnavali tudi maščobe in ogljikove hidrate in da so v molekulah teh spojin vezani atomi ogljika, vodika in ki-sika. Pred obravnavo teh spojin pa morajo spoznati še druge spojine, ki vsebujejo tudi vezane te tri elemente in jih imenujemo kisikove organske spojine. Te spojine so ključne za razumevanje maščob in ogljikovih hidratov. Učencem razdelimo modele molekul različnih kisikovih spojin in skupaj z njimi ugotavljamo skupne značilnosti. V spojinah so molekule, atom ogljika lahko tvori štiri vezi, med atomoma ogljika in vodika je enojna vez, med atomom ogljika in kisika pa je lahko enojna ali dvojna vez.

Katere so glavne sestavine zdrave prehrane?

Kateri delci so v kisikovih organskih spojinah?

Kateri elementi so vezani v kisikovih organskih spojinah?

Kakšne vezi so med atomi v molekulah organskih kisikovih spojin?


37

Alkoholi cilji Učenci: spoznajo ključne lastnosti alkoholov, prepoznajo hidroksilno skupino;

znajo zapisati strukturne in racionalne formule alkoholov in jih poimenovati;

spoznajo uporabo alkoholov v vsakdanjem življenju in industriji;

poznajo vplive delovanja alkoholov na organizem ter znake zastrupitve z metanolom in etanolom ter se naučijo dajati prvo pomoč;

ponovijo in nadgradijo razumevanje alkoholnega vrenja.


1 Učencem pokažemo modele molekul alkoholov, v katerih so na hidroksilno skupi-no vezane različne alkilne skupine. Vprašamo jih, kaj imajo skupnega vse molekule. Prepoznamo hidroksilno skupino kot skupino, značilno za molekule alkoholov. Molekule alkoholov se razlikujejo po alkilni skupini, vezani na hidroksilno skupino. Iz tega izpeljemo pomen funkcionalnih skupin za razvrščanje organskih spojin v skupine spojin s podobnimi lastnostmi (DZ

1 ). Odgovore učencev v delovnem zvezku moramo z učenci sproti pregledovati. Le tako lahko učenci preverijo, ali so odgovori pravilni ali pa jih je treba popraviti in dopolniti. Tako so učenci v šoli ak-tivni in se pri tem učijo, vprašanja in odgovori v delovnem zvezku pa so tudi pri-merni za utrjevanje snovi doma.

2 V uvodu v to poglavje so podani metodični napotki, kako se lotiti imenovanja kisi-kovih organskih spojin. Z učenci ponovimo imenovanje alkanov in kako dobimo njihove radikale. Ime alkoholov tvorimo iz imena alkana, katerega radikal je vezan na hidroksilno skupino –OH, in pripone -ol. S to pripono označujemo hidroksilno skupino, vezano v molekuli. Učenci naj imenujejo alkohole, katerih modele molekul so dobili pri prepoznavanju hidroksilne skupine. Iz modelov molekul alkoholov z učenci zapišemo njihove strukturne in racionalne formule.

Iz alkoholov izpeljemo druge kisikove spojine. V ta namen morajo učenci spoznati pomen, na kateri ogljikov atom v verigi je vezana hidroksilna skupina. Pomagamo si lahko z modeli, s katerimi ponovimo verižno izomerijo na primeru pentana (pentan, 2-metilbutan, 2,2-dimetilpropan), razloženo pri ogljikovodikih (učbenik Moja prva kemija 1, str. 104–105). Iz modelov pentana in 2-metilbutana izpeljemo primarni oglji-kov atom (ogljikov atom, vezan le na en sosednji ogljikov atom), sekundarni ogljikov atom (ogljikov atom, vezan na dva sosednja ogljikova atoma ) in terciarni ogljikov atom (ogljikov atom, vezan na tri sosednje ogljikove atome). Če vodikov atom, vezan na primarnem ogljikovem atomu, zamenjamo s hidroksilno skupino, dobimo pri-marni alkohol, če ga zamenjamo na sekundarnem ogljikovem atomu, dobimo sekun-darni alkohol, če pa na terciarnem ogljikovem atomu, dobimo terciarni alkohol. V imenih alkoholov označimo položaj hidroksilne skupine enako kot pri verižnih izomerah položaj radikala (učbenik Moja prva kemija 1, str. 105). V tabeli (učbenik, str. 31) so podani modeli in racionalne formule alkoholov propana in butana. To pove žemo s položajno izomerijo, podano pri ogljikovodikih (učbenik Moja prva ke-mija 1, str. 105).

Učenci naredijo naloge v delovnem zvezku (DZ 1 – 5 ).

Učenci naj pogledajo modele alkoholov na zgoščenki v mapi »Alkoholi«. Priporoč-ljivo je, da rešujemo naloge v šoli in pri tem damo učencem modele molekul spojin v nalogah ali pa jim omogočimo dostop do računalnika in s tem zagotovimo upora-



38

bo zgoščenke. V nalogah vadimo ugotavljanje racionalnih formul alkoholov na osno-vi imen in nasprotno, ugotavljanje imen iz modelov njihovih molekul ali racionalnih formul. V nalogi 4+ učenci spoznajo, da je lahko v molekuli alkohola tudi več kot ena hidroksilna skupina. Alkohole, ki vsebujejo dve hidroksilni skupini, imenujemo diole (etan-1,2-diol, propan-1,2-diol), alkohole, ki vsebujejo tri hidroksilne skupine, pa triole (propan-1,2,3-triol). Učencem pokažemo modele teh alkoholov. Pomemb-no je, da učenci spoznajo propan-1,2,3-triol, ki je pomemben za nastanek maščob.

Kako prepoznamo formule in modele molekul alkoholov?

Iz katerih delov so sestavljene formule, imena in modeli molekul alkoholov?

Zakaj so pomembne funkcionalne skupine?

Napiši racionalni formuli verižnih izomer alkana z molekulsko formulo C4H10

in položajnih izomer alkohola z molekulsko formulo C4H9OH. Naredi modele

izomer in jih imenuj.

Naredi model in napiši racionalno formulo butan-1,2-diola.

Napiši racionalno formulo primarnega alkohola, katerega alkilni del je radikal heksil.

3 Osnovni fizikalni lastnosti alkoholov, ki jih obravnavamo na tej stopnji, sta vrelišče in topnost v vodi. Ti dve lastnosti lahko povežemo z dolžino in razvejenostjo verige ogljikovih atomov. Pri razlagi sta nam v pomoč tabela (učbenik, str. 32) in 7. naloga v delovnem zvezku. V tej nalogi je razvidna topnost posameznega alkohola v vodi glede na dolžino verige, ki se v shemi zmanjšuje za eno enoto CH2. Učencem damo modele molekul alkoholov, lahko si jih ogledajo na zgoščenki v mapi »Alkoholi« ali pa iz slik modelov v nalogi izpeljejo molekulske formule alkoholov in jih napišejo v tabelo, v literaturi pa poiščejo njihova vrelišča. Na osnovi dobljenih podatkov mo-rajo učenci napisati pravilo, kako se spreminjata vrelišče in topnost alkoholov z dol-žino njihove verige. Ta naloga je primer raziskovalnega pristopa, ko lahko na osnovi pridobljenih podatkov napišemo pravilo.

Topnost alkoholov v vodi lahko učenci v skupinah ugotavljajo s poskusom »Mešanje alkoholov z vodo« (učbenik, str. 32). Rezultati poskusa so posplošeni s pravilom, kar je ponazorjeno z racionalno formulo alkohola, v kateri je označen nepolarni in po-larni del.

V dveh epruvetah sta vzorca dveh primarnih alkoholov. Kako boš določil, kateri od njih ima v molekuli vezanih več atomov ogljika?

V čem se razlikuje pentan-1-ol od pentan-2-ola? Ali zavreta pri isti temperaturi? Obrazloži svoj odgovor.

Napiši racionalno formulo oktan-1-ola in v njej označi polarni in nepolarni del.

Predvidi topnost oktan-1-ola v vodi in svoje predvidevanje obrazloži.

4 Učence vprašamo, ali vedo, kako nastane alkohol etanol, in tako ugotovimo, kaj že vedo o alkoholnem vrenju. To navežemo na pridobivanje alkohola etanola v starem Egiptu in Mezopotamiji (slika v učbeniku, str. 33). V učbeniku je alkoholno vrenje ponazorjeno s shemo, v kateri so podane snovi, ki pri reakciji sodelujejo. Navedeni so tudi živi organizmi – glive kvasovke (slika v učbeniku, str. 33), ki alkoholno vrenje po vzročajo. Učencem povemo, da je to biokemijska reakcija, ker kemijsko spre-membo povzročijo živi organizmi. Za boljše učence ponazorimo to spremembo še s kemijsko enačbo. Podamo tudi pogoje – temperaturo, pri kateri poteka alkoholno vrenje, in razložimo, zakaj v raztopinah, dobljenih pri alkoholnem vrenju, ne more biti več kot 15 % etanola.

Alkoholno vrenje jabolčnega soka lahko naredijo učenci v skupinah po opisanih na-vodilih (učbenik, str. 34). Z apnico dokažejo nastali ogljikov dioksid.

Učence vprašamo, katere so surovine za pridobivanje etanola. Naštejejo grozdje in drugo sadje, v katerem je sladkor. Učence spomnimo, da žgane pijače dobimo tudi pri fermentaciji ječmena in drugih vrst žit, pa tudi krompirja. Razložimo, da je v žitih


39

in krompirju škrob. Encimi povzročijo, da se najprej škrob z encimi razgradi do sladkorja glukoze, ta pa naprej do etanola in ogljikovega dioksida (shema v učbeni-ku, str. 33). Enaka sprememba poteka tudi pri vzhajanju kvašenega testa (DZ

6 ).

Učence spomnimo, da so pri obravnavi ogljikovodikov (učbenik Moja prva kemija 1, str. 100) spoznali reakcijo adicije vode na eten, pri kateri nastane etanol. Eten dobijo iz nafte. Tako še enkrat poudarimo pomen nafte kot surovine za kemijsko industrijo. Na ta način dobijo industrijski etanol.

Zakaj rečemo, da pri alkoholnem vrenju poteka fermentacija sladkorja?

Zakaj pri alkoholnem vrenju lahko nastane raztopina z največ 15 % etanola?

Kako dobimo raztopine, v katerih je več kot 15 % etanola?

Kako preprečimo, da bi etanol, ki je namenjen za surovino v industriji, uporabili kot alkoholno pijačo?

5 Vsebino »Kako naredimo alkoholne pijače?« lahko pripravijo učenci kot referat. Po-datke v učbeniku naj učenci dopolnijo z zanimivostmi iz drugih virov. Poudariti moramo škodljivost alkohola za organizem in posledice kroničnega uživanja alko-hola. Ob tem pa ne smemo pozabiti na pomena etanola v zdravstvu in kot surovine za vrsto drugih snovi.

V učbeniku je diagram, ki podaja spreminjanje količine alkohola v krvi, če popijemo določeno količino piva. Ugotovi, kolikšna je razlika v količini alkohola v krvi po eni uri, če popijemo 240 mL ali pa 960 mL piva.

Kaj povzroča pretirano uživanje alkohola?


40

Reakcije alkoholov cilji Učenci: poznajo in razumejo reakcije alkoholov: gorenje, reakcijo z natrijem,

etrenje, oksidacijo primarnih in sekundarnih alkoholov;

prepoznajo funkcionalne skupine etrov, aldehidov, ketonov in karboksilnih kislin;

poznajo pomen reakcijskih shem in jih znajo brati in zapisati.


1 Učenci so pri obravnavi ogljikovodikov spoznali reakcijo popolnega gorenja oglji-kovodikov (učbenik Moja prva kemija 1, str. 99). Ponovimo produkte te reakcije in napi šemo enačbo za popolno gorenje enega izmed alkanov. V molekulah ogljikovo-dikov so vezani atomi ogljika in vodika, v molekulah alkoholov pa še atomi kisika. Iz tega lahko sklepamo, da bosta pri popolnem gorenju alkoholov nastala ista produk-ta kot pri popolnem gorenju ogljikovodikov. Tak pristop je primer učenja novega na tem, kar že poznamo. Naredimo demonstracijski poskus gorenja metanola in etano-la (DZ

8 ). Pri tem je pomembno, da vzamemo majhne, vendar enake količine obeh alkoholov. Učence opozorimo na oznake za nevarnost na steklenicah, v katerih sta alkohola, in s tem na previdno ravnanje z njima. Učenci opazujejo potek poskusa in odgovarjajo na vprašanja v 8. nalogi. Odgovore učencev moramo pregledati in po-dati pravilne odgovore, da jih lahko učenci dopolnijo ali popravijo.

Kateri produkti nastanejo pri popolnem gorenju alkoholov?

Napiši enačbo za gorenje pentanola.

2 Reakcijo natrija z vodo so učenci spoznali v poglavju Elementi v periodnem sistemu (učbenik Moja prva kemija 1, str. 77). Učencem pokažemo modela molekule vode in molekule etanola. Primerjamo zgradbo obeh molekul in ugotovimo, da je v mole-kuli etanola namesto enega atoma vodika vezana alkilna skupina. S poskusom ugo-tovimo, kako vpliva to na reakcijo etanola z natrijem. Naredimo demonstracijski po-skus (učbenik, str. 37). Poskus »Reakcija natrija z vodo in etanolom« si lahko ogledamo tudi na zgoščenki med poskusi v mapi »Kisikove organske spojine«. V učbeniku so primerjalno podane in razložene spremembe pri obeh poskusih. Podani sta tudi enačbi za reakcijo natrija z vodo in reakcijo natrija z etanolom. Učenci primerjajo enačbi in ugotovijo, da je razlika v tem, da nastane pri prvi reakciji natrijev hidroksid, pri drugi pa natrijev etoksid. Iz poteka obeh poskusov je razvidno, da je reakcija natrija z etanolom manj burna kot reakcija natrija z vodo. Učenci rešijo 9. nalogo (DZ

9 ). V tej nalogi je tudi vprašanje o reaktivnosti metanola in etanola. Na reaktiv-nost alkoholov vpliva dolžina verige alkilne skupine, vezane na hidroksilno skupino. Alkoholi s krajšo verigo ogljikovih atomov so reaktivnejši. Učenci lahko sklepajo, da je metanol reaktivnejši od etanola.

Primerjaj potek reakcij natrija z vodo in natrija z etanolom. Katere ugotovitve so enake in katere različne?

Ali so produkti pri obeh reakcijah isti?

Oceni pH vodne raztopine natrijevega etoksida.

3 Iz alkoholov lahko odstranimo vodo. Pri tej reakciji lahko učence opozorimo na po-men reakcijskih pogojev pri kemijskih reakcijah. Če v enačbi za kemijsko reakcijo med dvema molekulama etanola ne označimo reakcijskih pogojev, lahko dobimo napačno predstavo, da ta reakcija med molekulami etanola poteka sama od sebe.



41

V tem primeru spojine etanola ne bi poznali, saj bi molekule etanola takoj zreagirale v molekule dietil etra. Da se izognemo takemu razmišljanju, napišemo v enačbah in reakcijskih shemah organskih reakcij nad puščico, ki označuje smer reakcije, reak-cijske pogoje. Iz enačbe te reakcije je razvidno, da reakcija poteka pri temperaturi 140 ° C in manjših količinah koncentrirane žveplove(VI) kisline (učbenik, str. 38). V učbeniku je reakcija ponazorjena tudi z modeli. Reakcijo etrenja naj poznajo vsi učenci.

Iz formule in modela molekule dietil etra lahko učenci ugotovijo funkcionalno sku-pino v molekulah etrov –O–. Povemo, da imenujemo to reakcijo etrenje. Več o ime-novanju etrov je podano v uvodu v poglavje.

Te reakcije ne moremo narediti v šoli. Učence opozorimo na nevarnosti dela z dietil etrom, ki je močno vnetljiva in eksplozivna snov (oznaka na steklenici z etrom). Zaradi nevarnosti so v šolah prepovedane tudi manjše količine etra. V učbeniku so opisane lastnosti, uporaba etra in nevarnosti pri delu z njim.

Na višjem nivoju lahko učencem povemo, da se pri drugih pogojih lahko odcepi molekula vode iz molekule alkohola. Pri tem nastane molekula alkena. Ta reakcija poteka, če je temperatura višja od 140 ° C in če dodamo prebitek koncentrirane žvep-love kisline. Reakciji, pri katerih se odcepi voda, imenujemo dehidracija.

Na tem primeru lahko nazorno pojasnimo pomen reakcijskih pogojev. Odcep mole-kule vode lahko poteče med dvema molekulama in nastane molekula etra ali v eni molekuli in nastane molekula alkena. Pri nižjih temperaturah in prebitku alkohola poteka ta reakcija pretežno v smeri nastanka etra, pri višjih temperaturah in prebitku kisline pa v smeri nastanka alkena.

Skupaj z učenci naredimo 10. nalogo (DZ 10 ).

Kaj je pomembno, da navedemo v enačbi in v reakcijski shemi za organske reakcije?

Napiši enačbo za nastanek dimetil etra. V literaturi poišči reakcijske pogoje za to reakcijo.

Na kaj te opozarja oznaka na temni steklenici, v kateri je eter?

Kateri produkti nastanejo pri dehidraciji etanola?

Imenuj etre, zapisane z racionalnimi formulami:CH

3 – O – CH2CH3 CH3 – O – CH3 CH3CH2CH2 – O – CH2CH3

4 V našem telesu poteka oksidacija etanola. Učenci spoznajo pot in spremembe alko-hola v našem organizmu in kakšno funkcijo imajo pri tem organi v telesu. Pot etano-la je ponazorjena na shemi človeškega telesa, ki jo povežemo s shemama, v katerih so imena in modeli spojin, ki pri tem nastanejo (učbenik, str. 39). Učence vprašamo, pri kakšni temperaturi potekajo te reakcije v telesu. V razgovoru z učenci se lahko postavi vprašanje, kako je mogoče, da potekajo te reakcije pri telesni temperaturi. Iz tega izpeljemo pomen encimov pri pretvorbah snovi v telesu. Lahko povemo, da po-tekajo v telesu biokemijske spremembe.

Učencem pokažemo modele etanola, etanala in etanojske kisline, ki si jih lahko učen-ci ogledajo na zgoščenki med modeli v mapi »Alkoholi«. V racionalnih formulah in modelih teh spojin naj učenci ugotovijo funkcionalno skupino aldehidov in funkcio-nalno skupino karboksilnih kislin. To povežemo s priponama -al (aldehidi) in -ojska kislina (karboksilne kisline), kar je podano v shemi v učbeniku. Več o imenovanju aldehidov in karboksilnih kislin je podano v uvodu.

Oksidacijo etanola v telesu povežemo z alkotestom, ki ga ponazorimo z demonstra-cijskim poskusom (učbenik, str. 40). Na osnovi reakcijske sheme za to reakcijo in spremljanja poteka poskusa naj učenci pri pouku naredijo nalogo v delovnem zvez-ku (DZ

11 ). Na osnovi reševanja te naloge in opisa oksidacije metanola v učbeniku naj učenci doma rešijo nalogo 12. Oksidacijo metanola obravnavamo zaradi strupe-nosti metanala, ki nastane v prvi stopnji iz metanola. Pri tem opozorimo, da so pogo-sto v alkoholnih pijačah majhne količine metanola.

Omenimo uporabo vodne raztopine metanala – formalina.


42

Kako prepoznamo iz formul ali modelov alkoholov, ali je alkohol primaren, sekundaren ali terciaren?

Naštej snovi, ki nastanejo pri postopni oksidaciji propan-1-ola.

Sestavi modele butan-1-ola, butanala in butanojske kisline.

Zakaj poteka sprememba etanola pri alkotestu pri sobni temperaturi?

Zakaj lahko potekajo spremembe alkohola do ogljikovega dioksida in vode v človeškem telesu pri temperaturi okoli 37 ° C?

Za kaj vse uporabljajo metanal?

5 Osnova za obravnavo oksidacije sekundarnih alkoholov je razlikovanje primarnih, sekundarnih in terciarnih alkoholov. Oksidacijo primarnih alkoholov obravnavamo na osnovnem nivoju, oksidacijo sekundarnih pa na višjem nivoju. Učencem pojasni-mo, da so od lege hidroksilne skupine v molekuli odvisne fizikalne in kemijske last-nosti alkoholov. V učbeniku sta podani reakcijski shemi za oksidacijo propan-1-ola (primarni alkohol) in propan-2-ola (sekundarni alkohol). Naredimo demonstracijski poskus oksidacije propan-2-ola (učbenik, str. 41). Pri poskusu opazimo enako spre-membo kot pri oksidaciji propan-1-ola. Sprememba je posledica prehoda oranžnih dikromatnih ionov v zelene kromove ione. Pri tem se propan-2-ol ni spremenil v alde hid propanal, temveč v keton propanon. Učenci prepoznajo iz racionalne for-mule in modela propanona funkcionalno skupino C=O, značilno za ketone, iz ime-na propanon pa značilno pripono -on v imenih ketonov. Pojasnimo, da propanon imenujemo tudi aceton. To spojino pogosto srečamo, ker dobro topi lake.

Rešimo naloge v delovnem zvezku (DZ 13 –15 ). Učenci zapišejo opažanja in odgo-

varjajo na vprašanja v 13. nalogi, v 14. nalogi pa v skupinah ugotavljajo lastnost ace-tona kot topila za smole in lake. Naloga 15 je zasnovana kot shema, v kateri primer-jamo produkte oksidacije primarnih, sekundarnih in terciarnih alkoholov pri sobni temperaturi. Vsi učenci bi morali pravilno rešiti prvo vertikalo tabele, ki obravnava primarni alkohol etanol. Druga in tretja vertikala tabele sta zahtevnejši in zahtevata od učencev več znanja kemije.

Primerjaj racionalni formuli butanala in butanona. V čem sta enaki in v čem se razlikujeta?

Napiši funkcionalne skupine alkoholov, aldehidov in ketonov. Primerjaj vezi atoma kisika z atomom ogljika v teh funkcionalnih skupinah.

Primerjaj reaktivnost primarnih, sekundarnih in terciarnih alkoholov pri sobni temperaturi.

Katere spojine nastanejo pri oksidaciji pentan-1-ola in katere pri oksidaciji pentan-2-ola?


43

Organske karboksilne kisline cilji Učenci: spoznajo ključne lastnosti karboksilnih kislin;

prepoznajo v racionalni formuli spojine s karboksilno skupino;

znajo poimenovati karboksilne kisline na osnovi njihovih racionalnih formul;

znajo zapisati strukturne ali racionalne formule preprostih karboksilnih kislin.


V učbeniku so podane racionalne formule karboksilnih kislin, s katerimi se pogosto srečamo. Učenci spoznajo, da so organske kisline zelo razširjene v sadju in zelenjavi. V mleku nastane pri kisanju mlečna kislina.

Učence navajamo na branje racionalnih formul karboksilnih kislin in s tem na ugo-tavljaje funkcionalnih skupin. V tabeli so iz imen kislin izpeljana imena njihovih soli (učbenik, str. 44). Končnico -ojska v imenih karboksilnih kislin povežemo s kon čnico -oat v imenih njihovih soli.

Učenci so v poglavju »Kisline, baze in soli« spoznali delce v vodnih raztopinah kislin. Kot primer šibke kisline so podani delci v vodni raztopini etanojske (ocetne) kisline (učbenik, str. 14, 18). To vsebino ponovimo in pojasnimo, kako ime anionov kislin izpeljemo iz imen kislin.

Naredimo demonstracijski poskus, pri katerem očistimo trdno oksalno kislino s sub-limacijo (DZ

16 ). Poskus »Sublimacija oksalne kisline« si lahko skupaj z učenci ogle-damo na zgoščenki med poskusi v mapi »Kisikove organske spojine«. Učenci opazu-jejo poskus in rešijo 16. nalogo. To metodo čiščenja so učenci spoznali v poglavju »Snovi« v 7. razredu pri predmetu Naravoslovje. Pojasnimo, da vrsta trdnih organskih snovi sublimira in da to metodo pogosto uporabljajo za njihovo čiščenje. Kot primer lahko navedemo naftalen, ki se je uporabljal za preganjanje moljev.

Kako na osnovi racionalne formule ali modela molekule spojine prepoznaš karboksilno kislino?

Kako imenujemo kislino, ki ima v molekuli pet ogljikovih atomov? Kako imenujemo soli te kisline?

Primerjaj jakost klorovodikove, dušikove in metanojske kisline. Katera med njimi je najmočnejša in katera najšibkejša?

Kateri ioni so v vodni raztopini metanojske kisline?



44

Reakcije organskih karboksilnih kislin cilji Učenci: spoznajo reakcije karboksilnih kislin z bazami;

spoznajo in razumejo reakcijo estrenja in prepoznajo estrsko funkcionalno skupino v formulah in modelih molekul;

znajo našteti primere estrov v naravi;

znajo spojino uvrstiti med osnovne skupine kisikovih organskih spojin na osnovi končnice njenega imena.


1 Z učenci ponovimo reakcijo nevtralizacije (učbenik, str. 22) in kot primer obravna-vamo reakcijo med karboksilno kislino in bazo. Na to vsebino se navezuje 17. naloga, ki je zasnovana kot poskus, ki ga naredijo učenci v skupinah. V tej nalogi morajo učenci odgovoriti na dve vprašanji in dopolniti besedilo. Priporočamo, da učenci naredijo ta poskus, ker združuje vsebino več poglavij (Elementi v periodnem sis-temu, Kisline, baze in soli, Organske karboksilne kisline), katerih vsebino učenci že poznajo.

Napiši enačbo za reakcijo med metanojsko kislino in vodno raztopino natrijevega hidroksida.

Imenuj produkte reakcije.

Imenuj in napiši formule delcev v vodni raztopini natrijevega metanoata.

2 Pri obravnavi reakcij med karboksilnimi kislinami in alkoholi lahko uvodoma pri-pravimo ester salicilne kisline in metanola (učbenik, str. 46). Navedemo reaktante in pomen koncentrirane žveplove kisline, brez katere reakcija ne poteka. Koncentri-rana žveplova kislina je pri tej reakciji katalizator. Nastala snov s prijetnim vonjem je ester s formulo, podano v učbeniku. V formuli je označena estrska skupina –COOR. Osnove imenovanja estrov so podane v uvodu.

Iz sheme reakcije estrenja razberemo reaktante in produkte reakcije in ugotovimo, da je estrenje obojesmerna reakcija. Kaj to pomeni, razložimo učencem na višjem nivoju. Z učenci analiziramo enačbo za reakcijo med etanojsko kislino in etanolom (učbenik, str. 45).

Učenci naj rešijo nalogo v delovnem zvezku (DZ 18 ), v kateri je podana formula

metil nega estra propanojske kisline in estrov v nekaterih sadežih. V formulah mo-rajo učenci prepoznati estrsko skupino. Poznavanje te skupine je pomembno pri obravnavi maščob. Zahtevnejši je del naloge, v katerem morajo učenci v formuli estra označiti del, ki izhaja iz kisline, in del, ki izhaja iz alkohola. Animacija »Estrenje« je podana na zgoščenki v mapi »Animacije«, modeli estrov pa med modeli v mapi »Estri«.

Z učenci se pogovorimo o razširjenosti estrov v naravi. Za estre je značilno, da imajo prijeten vonj, zato so pogosto v rastlinah. Tudi nekatera zdravila so estri. V učbeniku je podan ester, po katerem dišijo pomaranče. Aspirin je tudi ester, ki so ga najprej izolirali iz lubja vrbe in šele nato sintetizirati v tovarnah. Estri so v toaletnih vodah, deodorantih in drugih kozmetičnih preparatih.

V zaključku tega poglavja je kot sinteza znanja podana preglednica s funkcionalnimi skupinami v racionalnih formulah in končnicami v imenih kisikovih organskih spojin (učbenik, str. 47). Tabela je namenjena utrjevanju znanja. Za utrjevanje znanja lahko učenci razvrstijo spojine v skupine kisikovih organskih spojin na osnovi njiho-vih imen. Podobno nalogo lahko naredijo na osnovi racionalnih formul spojin.



45

Kako dobimo estre?

Napiši enačbo za reakcijo, pri kateri nastane metilni ester metanojske kisline ali metil metanoat.

Kako še drugače lahko imenujemo metil etanoat?

Zakaj je estrenje obojesmerna reakcija?

Kje vse v naravi so estri?


46


Molekule kisikovih organskih spojin v organizmih cilja Učenci: ponovijo sestavine zdrave prehrane in piramido zdrave prehrane;

spoznajo pomen maščob in ogljikovih hidratov za uravnoteženo prehrano.


1 Z učenci ponovimo, da so v zdravi prehrani v ustreznih količinah beljakovine, oglji-kovi hidrati, maščobe ter vitamini in minerali. Živila, v katerih so večje količine teh snovi, so na slikah (učbenik, str. 48). Količine posameznih živil v prehrani lahko pona zorimo s piramido zdrave prehrane, ki so jo učenci spoznali pri pouku gospo-dinjstva. Na osnovi živil, ki jih zaužijemo, lahko vsak med nami zgradi svojo piramido prehrane in jo primerja s piramido zdrave prehrane. Učencem povemo, da bodo v na slednjih poglavjih spoznali maščobe in ogljikove hidrate, ki so kisikove organske spojine, in beljakovine, ki so dušikove organske spojine.

Naštej nekaj živil, ki vsebujejo večjo količino maščob, ogljikovih hidratov in beljakovin.

Kaj nam pove piramida zdrave prehrane?

Glede na svoje prehranske navade sestavi svojo piramido prehrane in ugotovi, ali se prehranjuješ zdravo.


47

Maščobe cilji Učenci: znajo opredeliti maščobe kot estre maščobnih kislin

in propan-1,2,3-triola (glicerola);

vedo, da je v maščobnih kislinah parno število ogljikovih atomov in da so lahko nasičene ali nenasičene;

poznajo ključne fizikalne lastnosti maščob;

poznajo pogoje, pri katerih moramo hraniti maščobe, da se ne kvarijo;

poznajo pomen maščob v prehrani;

vedo, da so soli maščobnih kislin mila, in vedo, kako jih pridobivamo iz maščob;

razumejo princip pranja z milom.


1 Učence vprašamo, po katerih merilih lahko razdelimo maščobe (agregatno stanje, izvor, uporaba). Ob zapisu molekule maščobe z racionalno formulo (učbenik, str. 50, in DZ

19 ) učencem pojasnimo kemijsko zgradbo molekul maščob, od katere so odvi sne lastnosti maščob. Če imamo možnost, naredimo model molekule maščobe. Poudarimo značilnosti vseh molekul maščob, ki jih bomo spoznali: (1) molekule ma-ščob so videti kot hobotnice, ki imajo le tri repe; (2) so estri alkohola s tremi hidro-ksilnimi skupinami propan-1,2,3-triola in karboksilnih kislin; (3) vezane karboksilne kisline v estrih vsebujejo parno število ogljikovih atomov in so lahko nasičene ali ne-nasičene. To naj bi vedeli vsi učenci.

Model molekule alkohola propan-1,2,3-triola povežemo z obliko molekule maščobe. Učenci lahko sklepajo, da so vse tri hidroksilne skupine v molekuli alkohola zaestrene.

Iz tabele (učbenik, str. 50), v kateri so navedeni formule in imena karboksilnih kislin, vezanih v molekulah maščob, lahko učenci ugotovijo, da te kisline vsebujejo parno število ogljikovih atomov z najmanj štirimi ogljikovimi atomi v molekuli. Karbo ksilne kisline, zastopane v maščobah, ki imajo večje parno število ogljikovih atomov v mole-kuli, imenujemo višje maščobne kisline. Ena izmed značilnosti prostih maščobnih kislin je neprijeten vonj.

Učencem pojasnimo vpliv v maščobah vezanih maščobnih kislin na zdravje. Nasi-čene maščobne kisline v prehrani povečajo nevarnost za bolezni srca, nenasičene maščobne kisline pa to nevarnost zmanjšujejo. Položaj dvojne vezi v verigi ma ščobne kisline tudi vpliva na lastnosti maščob. To je pomembno predvsem za maščobne kis-line, ki vsebujejo več dvojnih vezi. To je pojasnjeno v učbeniku na str. 50. Bolj zdravo je uporabljati olja kot masti. Tudi olja se med seboj razlikujejo glede maščobnih kis-lin, vezanih v molekulah.

V 22. nalogi je opisano, kako iz olj dobimo trdne maščobe. Na višji stopnji lahko učencem omenimo reakcijo hidrogeniranja. V tej nalogi je tudi opis, kako dobimo margarino. Modele molekul maščob pred hidrogeniranjem in po njem si lahko učen-ci ogledajo na zgoščenki med modeli v mapi »Estri« pod imeni »Maščoba 1«, »Ma-ščoba 2«, »Maščoba 3«.

Enačbe reakcije estrenja, pri kateri nastane molekula maščobe, ne pišemo. Učenci pa morajo znati analizirati formulo molekule maščobe. Za vajo naj analizirajo formu-lo molekule maščobe v učbeniku in pri tem potrdijo značilnosti molekul maščob, ki smo jih že podali: (1) v molekuli maščobe so tri estrske skupine, na katere so vezane



48

verige ogljikovih atomov; (2) verige ogljikovih atomov so različno dolge, ker so veza-ne različne maščobne kisline; (3) v dveh verigah so vezi med atomi ogljika enojne (del nasičene maščobne kisline), v eni verigi ogljikovih atomov pa je med atomi og-ljika poleg enojnih vezi tudi ena dvojna (del nenasičene maščobne kisline). Z učenci lahko posplošimo, da so v molekulah maščob vezane različne nasičene in nenasi-čene maščobne kisline. Učenci naj naredijo 19. nalogo, v kateri analizirajo podano formulo maščobe.

Učenci so pri obravnavi ogljikovodikov že spoznali, da so verige ogljikovodikov ne-polarne (učbenik Moja prva kemija 1, str. 98), hidroksilna skupina alkoholov in kar-boksilna skupina kislin pa polarni. Učenci lahko sklepajo, da so tri estrske skupine polarni del molekule (polarna glava), tri ogljikovodikove verige pa nepolarni del (nepolarni repi) molekule maščobe.

Učence vprašamo, kateri del, polarni ali nepolarni, prevladuje v molekuli maščobe, in iz tega izpeljemo topnost maščob v polarnih in nepolarnih topilih. Na vprašanja v nalogi (DZ

23 ), ki obravnava polarnost molekul in gostoto tekočin, odgovarjajo učenci na osnovi razporeditve različnih tekočin v merilnem valju (tekočinski stolp).

Nenasičenost maščobnih kislin, vezanih v maščobah, lahko ugotovimo z adicijo mo-lekul broma na dvojne vezi (učbenik, str. 51). Učenci spremljajo poskus in rešujejo 21. nalogo v delovnem zvezku.

Kateri alkohol je vezan v molekulah vseh maščob?

Koliko estrskih skupin je v eni molekuli maščobe?

Iz kakšnih delov so sestavljene molekule maščob?

Kaj je značilno za maščobne kisline?

Primerjaj molekule maščob v masteh in oljih. V čem se razlikujejo in kako to vpliva na zdravo prehrano?

Kako dobimo margarino?

2 Še pred nedavnim so imeli v shrambah večje količine svinjske masti ali olja, na pode-želju pa je to še danes pogosto. Maščobe moramo hraniti v ustreznem prostoru, sicer pri stanju razpadejo na snovi neprijetnega vonja in okusa. Učence spomnimo, da smo že omenili neprijetni vonj prostih maščobnih kislin. Učenci naj sklepajo, katere snovi nastanejo pri razpadu maščob in pri kakšnih pogojih hranimo maščobe.

Kako prepoznamo, da mast in olje nista več uporabna?

Kako še drugače rečemo, da so maščobe pokvarjene?

Katere snovi nastanejo pri razpadu maščob?

Pri kakšnih pogojih hranimo maščobe?

3 Izhajamo iz tega, kako so nekoč pridobivali milo iz maščob. V učbeniku je podana enačba za reakcijo med molekulami maščob ter natrijevimi in hidroksidnimi ioni. V molekuli maščobe je označen del od propan-1,2,3-triola in del od maščobnih kislin (učbenik, str. 52). To olajša učencem razumevanje, kateri produkti nastanejo pri reakciji. Pri tem je pomembno, da učence opozorimo, da so v vodni raztopini mil ioni (natrijevi ali kalijevi kationi in anioni maščobne kisline). To lahko povežemo s 24. nalogo (DZ

24 ), v kateri morajo učenci napisati racionalne formule kalijevih soli maščobnih kislin.

Kako naredimo milo iz maščob?

Koliko ogljikovih atomov naj imajo v verigi anioni maščobnih kislin, da se milo dobro peni?

Soli katerih dveh kovin maščobnih kislin so v toaletnih milih?

4 Zakaj z milom lahko odstranimo nečistoče? V učbeniku je podana formula aniona maščobne kisline, v kateri je označen nepolarni in polarni del. Učencem razložimo pomen posameznega dela iona pri pranju. Pri tem predvidevamo, da imajo delci umazanije nepolaren značaj. Procesi pri pranju so pojasnjeni v shemi pranja (učbe-


49

nik, str. 53). Ob tem spomnimo učence na vpliv trdote vode na penjenje mila in s tem tudi na učinek pranja (DZ

25 ). Tako lahko tudi razložimo, zakaj so mila kalijeve in natrijeve soli maščobnih kislin (dobro topne v vodi) in ne kalcijeve in magnezijeve soli (v vodi niso topne).

Omenimo tudi detergente, ki jih učenci ne smejo zamenjevati z mili. Detergenti so zmesi, v katerih so tudi mehčalci vode. Pri tem se z učenci pogovorimo tudi o posle-dicah onesnaževanja vode z odpadnimi vodami po pranju.

Kako so zgrajeni anioni maščobnih kislin?

Kako se usmerijo anioni maščobnih kislin na površini umazanije?

Kateri ioni v vodi zmanjšujejo penjenje mila?

Zakaj so v detergentih mehčalci vode?

Odpadna voda s fosfati se pogosto zliva v površinske vode. Kakšne so posledice?


50

Ogljikovi hidrati cilji Učenci: poznajo razdelitev ogljikovih hidratov na monosaharide, disaharide

in polisaharide;

prepoznajo v strukturi molekul monosaharidov funkcionalne skupine;

prepoznajo monosaharidne enote v disaharidih in polisaharidih;

poznajo zgradbo molekul disaharidov (saharoza, laktoza);

poznajo reakcijo hidrolize molekul disaharidov;

vedo, da se molekule glukoze lahko povezujejo na različne načine, in znajo to povezati z nastankom različnih polisaharidov;

poznajo pomen ogljikovih hidratov v prehrani.


1 Z učenci se pogovorimo, kaj vedo o ogljikovih hidratih. Pri tem poudarimo njihov pomen v prehrani. Za učence bo verjetno zanimiv tudi zgodovinski pregled odkriva-nja zgradbe ogljikovih hidratov in njihova razvrstitev glede na število povezanih enot na monosaharide, disaharide in polisaharide. Pomembno je, da že v uvodu povemo, da so v ogljikovih hidratih molekule, v katerih so različno povezani atomi ogljika, vodika in kisika.

Naštej snovi, ki vsebujejo ogljikove hidrate.

Atomi katerih elementov so vezani v molekulah ogljikovih hidratov?

Kako še drugače imenujemo ogljikove hidrate?

Kako razdelimo ogljikove hidrate glede na število enot, povezanih v molekuli?

2 Z učenci ob shemi (učbenik, str. 54) ponovimo osnove fotosinteze in njeno pove-zavo s celičnim dihanjem. Kot osnovni enoti saharidov predstavimo molekuli glu-koze in fruktoze, ki sta monosaharida. Glukoza in fruktoza imata enako molekulsko formulo. Učence spomnimo, da so že pri obravnavi ogljikovodikov spoznali, da ni pomembno samo, kateri atomi elementov so v molekuli in koliko teh atomov je v molekuli (molekulska formula), ampak tudi kako so atomi elementov povezani v molekuli (strukturna formula). Strukturni formuli glukoze in fruktoze sta različni. To sta dve različni spojini, čeprav imata enaki molekulski formuli. Učenci naj analizi-rajo modela in formuli glukoze in fruktoze (učbenik, str. 56) in naj ugotovijo funkcio-nalne skupine. Če imamo možnost, naredimo modela teh dveh spojin. Formul se ne učimo na pamet, učenci pa morajo znati v njih prepoznati funkcionalne skupine (DZ

26 ). Modela glukoze in fruktoze si lahko učenci ogledajo tudi na zgoščenki med modeli v mapi »Monosaharidi«. Na višji stopnji lahko ob shemi v učbeniku razlo-žimo, kako iz verižnih oblik molekul glukoze in fruktoze nastanejo ciklične oblike. Na osnovni stopnji pa morajo učenci vedeti, da obstajajo molekule monosaharidov v verižni in ciklični obliki, ki prevladujejo v naravi. Poznavanje ciklične oblike glu-koze in fruktoze je pomembno za razumevanje strukture in zapisa molekul disahari-dov in polisaharidov. V nadaljevanju poudarimo različne lastnosti glukoze in frukto-ze ter njihov pomen za organizme. Za učence bo zanimiva shema (učbenik, str. 56), v kateri so podane možnosti pretvorbe glukoze v telesu. Ta shema je pomembna pri načrtovanju zdrave prehrane. V učbeniku je tudi razloženo, kako hormon inzulin uravnava količino glukoze v krvi in kako je s tem povezana sladkorna bolezen.

V učbeniku je podan demonstracijski poskus za dokaz prisotnosti glukoze in fruktoze.



51

Ali lahko na osnovi molekulske formule razlikujemo glukozo od fruktoze?

Oglej si strukturni formuli verižne oblike molekule glukoze in fruktoze. V čem sta molekuli enaki in v čem se razlikujeta?

Kakšne oblike so lahko molekule glukoze in fruktoze?

Katera oblika molekul glukoze in fruktoze je pogostejša v naravi?

Kje najdemo glukozo in fruktozo?

Po kateri snovi se prenaša glukoza po telesu?

Katera snov uravnava količino glukoze v krvi?

Katero bolezen imajo ljudje, če se v njihovi krvi kopiči glukoza in ne prehaja v celice?

Po katerih poteh se lahko pretvori glukoza v telesu?

3 Že iz imena disaharidi lahko učenci sklepajo, da molekule teh spojin vsebujejo dve monosaharidni enoti. Splošna enačba (učbenik, str. 57) podaja povezovanje dveh molekul monosaharidov v molekulo disaharida. Molekuli se povežeta prek hidro-ksilnih skupin, pri tem izstopa molekula vode. Iz dveh molekul nastane ena mole-kula, v kateri sta enoti monosaharidov povezani s kisikovim atomom.

Na osnovi te splošne enačbe lahko analiziramo enačbe za nastanek molekul saha-roze, laktoze in maltoze. V enačbah so podane molekule glukoze kot šestčlenski obroč, molekule fruktoze pa kot petčlenski. Črka v posameznem obroču označuje monosaharid, katerega molekulo ponazarja obroč. Za lažje razumevanje ciklične zgradbe molekul glukoze in molekul fruktoze ter njihovega povezovanja v molekule saharoze, laktoze in maltoze naj učenci naredijo 27. nalogo. Uporabimo modele obro čev molekul monosaharidov, ki jih izrežemo iz priloge 1 v delovnem zvezku.

Pri obravnavi saharoze poudarimo, da je to sladkor, ki ga vsak dan uporabljamo. Po-membno je, da učenci poznajo reakcijo hidrolize saharoze, ki poteka v organizmu. Učenci so že spoznali reakcijo, s katero lahko dokažemo prisotnost glukoze in fruk-toze s Fehlingovim reagentom. Enako reakcijo lahko naredimo tudi s saharozo (DZ

28 ). Ta poskus izvedemo kot demonstracijo ob sodelovanju učencev, ki naj usmerjajo delo. Pred poskusom naj učenci predvidevajo, ali bomo s to reakcijo doka-zali prisotnost saharoze. Predvidevanja učencev naj izhajajo iz poznavanja zgradbe saharoze, glukoze in fruktoze ter hidrolize saharoze. Poskus je razdeljen v dva dela. V prvem delu izvedemo reakcijo enako kot za dokaz glukoze in fruktoze. Reakcija je negativna. Učence vprašamo, kaj moramo storiti, da bo reakcija pozitivna. Spom-nimo jih na hidrolizo saharoze na glukozo in fruktozo. Nato naredimo še drugi del poskusa. Ta poskus si lahko učenci ogledajo tudi na zgoščenki med poskusi v mapi »Kisikove organske spojine«.

Obravnavamo tudi mlečni sladkor laktozo in njegovo razgradnjo v organizmu. Lak-tozo lahko povežemo s kisanjem mleka (Naravoslovje, 6. razred). Če nam čas dopu-šča, omenimo tudi maltozo.

Iz katerih monosaharidov so sestavljene molekule saharoze, laktoze in maltoze?

Kako sta povezani monosaharidni enoti v molekuli disaharida?

Primerjaj sladkost glukoze, fruktoze in saharoze.

Kateri spojini nastaneta pri hidrolizi saharoze?

Kako poteka v organizmih hidroliza laktoze?

4 Molekule glukoze se lahko povezujejo v verige. Ta vsebina je pomembna, ker se na-vezuje na življenje ter se povezuje z biologijo in s prehrano. V šoli jo pogosto obrav-navamo površno, ker menimo, da je prezahtevna. Obravnave te vsebine se moramo lotiti sistematično in pri tem vključevati sheme povezav molekul v polisaharidih v učbe niku, ki jih lahko naredijo tudi učenci sami iz modelov v prilogi 1.

Učencem pojasnimo predpono poli-, ki pomeni v sestavljenkah mnogo. Iz besede polisaharidi lahko sklepamo, da je v teh spojinah povezano veliko število monosaha-ridnih enot. Povezovanje monosaharidnih enot v učbeniku lahko skupaj z učenci ponazorimo tudi z modeli, ki jih izrežemo iz priloge 1 v delovnem zvezku. Pri tem


52

ugotovimo, da pri povezovanju molekul monosaharidov izstopajo molekule vode. Polisaharide uvrščamo med polimere. Ker nastanejo v naravi, jih imenujemo tudi na-ravni polimeri. Sintetične polimere (dobljene s sintezo v laboratorijih ali tovarnah) bodo učenci spoznali v poglavju »Polimeri«. Reakcijo, pri kateri nastanejo polisaha-ridi, imenujemo kondenzacijska polimerizacija. Beseda kondenzacija izhaja iz latin-ske besede condensatio, ki pomeni zgoščevanje. V našem primeru pomeni to, da se molekule monosaharidov povezujejo v večje molekule, pri čemer izstopajo mole-kule vode.

To povežemo s fotosintezo, pri kateri nastanejo molekule glukoze, ki se povežejo v dolge verige. Nastaneta škrob in celuloza, ki sta naravna polimera. Učencem razlo-žimo, da je škrob iz amiloze (v vodi topni del) in amilopektina (v vodi netopni del).

Učenci lahko vprašajo, kako je možno, da pri povezovanju enakih molekul nastanejo različne nove velike molekule. Učencem razložimo, da pri povezovanju lahko nasta-nejo nerazvejene ali razvejene verige. Pomembno pa je tudi, kako so molekule glu-koze pri tem usmerjene v prostoru. Analiziramo sheme (učbenik, str. 59), ki ponazar-jajo povezovanje enot glukoze v amilozi (vse molekule glukoze so enako usmerjene; nerazvejene verige, ki so spiralno zvite), v amilopektinu (vse molekule glukoze so enako usmerjene; razvejene verige) in v celulozi (molekule glukoze so izmenično nasprotno usmerjene; nerazvejene verige). Vlaknasto strukturo celuloze lahko pona-zorimo z nitmi v bombažu (slika v učbeniku).

Povezovanje molekul glukoze naj učenci ponazorijo z izrezanimi modeli (DZ 29 ).

Lastnosti škroba in celuloze podamo primerjalno, pomagamo pa si z opisi v učbe-niku. V 29. nalogi je tudi shema, v katero učenci vpišejo lastnosti škroba in celuloze ter jih nato primerjajo med seboj. Model škroba si učenci lahko ogledajo na zgo-ščenki v mapi »Polisaharidi«.

Obravnavo škroba kot hrane za novo rast rastlin navežemo na biologijo, hidrolizo škroba v organizmih pa s prehrano. Zrnca škroba v žitih imajo različno obliko. Opa-zujemo jih lahko pod mikroskopom.

Učenci lahko dokažejo škrob z jodovo reakcijo (učbenik, str. 60). Poskus je sestavljen iz dveh delov. Učenci morajo najprej spoznati, kako se škrob obarva z jodom. To je dokaz škroba v krompirju z jodovico. Na osnovi te reakcije lahko nato ugotavljajo, ali različne snovi vsebujejo škrob.

Katera snov nastane pri fotosintezi v zelenih rastlinah?

Kako imenujemo reakcijo, pri kateri se molekule glukoze povezujejo v dolge verige?

Razloži, kaj so naravni polimeri.

Na posodi je napisana formula (C6H10O5)n. Ali lahko na osnovi te formule

sklepamo, katera snov je v posodi, škrob ali celuloza?

Ali se enote glukoze v škrobu in celulozi povezujejo enako?

Amiloza in celuloza imata različne lastnosti, čeprav sta obe nastali pri povezovanju molekul glukoze. Razloži, kaj je temu vzrok.

V kaj se razgradi škrob v organizmih in kdo povzroča ta razkroj?

Zakaj celuloza ni hrana za človeka in mesojede živali?


53

Naloge1 Katera ugotovitev je pravilna za spojino s formulo CH3CH2CH2–OH?

A Spojina je aldehid.

B Spojina je sekundarni alkohol.

C Molekulska formula spojine je C3H6O.

Č Delci v spojini so molekule.

Rešitev: Č

2 Podane so molekulske formule spojine. Katera od teh spojin je alkohol?

A C3H10O

B C2H6O2

C C4H10O

Č C4H12O

Rešitev: C

3 Za neznano spojino imamo naslednje podatke:– spojina je pri sobni temperaturi tekočina;– z natrijevim hidroksidom tvori sol;– pri reakciji z etanolom v prisotnosti koncentrirane žveplove kisline nastane etil

etanoat.

Izberi ustrezno formulo za neznano spojino.

A CH3–COOH

B CH3CH2CH2–OH

C CH3CH2–O–CH3

Č CH3–COO–CH2CH3

Rešitev: A

4 Oglej si racionalno formulo molekule citronske kisline.

V tabelo vpiši imeni in formuli funkcionalnih skupin v molekuli te spojine. Vpiši tudi število posameznih funkcionalnih skupin.

H O O O

HO–C–CH2–C–CH2–C–OH

O=C

O H

Ime funkcionale skupine Formula Število skupin

Rešitev:

Ime funkcionalne skupine Formula Število skupin

hidroksilna skupina –OH ena

karboksilna skupina –COOH tri

== –– ==

––––



54

5 Salicilno kislino smo segrevali z neznano spojino. Pri tem je nastala spojina s prijet-nim vonjem.

Z analizo te spojine smo ugotovili, da ima formulo:

Na osnovi formule spojine odgovori na vprašanji.

a) V formuli označi funkcionalni skupini in v tabelo vpiši imeni in formuli funkcio-nalnih skupin v molekuli te spojine. Iz tega sklepaj, v katero skupino organskih spojin uvrščamo to spojino.

Ime funkcionalne skupine Formula

b) S katero spojino je reagirala salicilna kislina?

Rešitev:

a)

Ime funkcionalne skupine Formula

hidroksilna skupina –OH

estrska skupina O

–C–O–

To spojino uvrščamo med estre.

b) Z metanolom.

==

02 kisikove organske spojine.ind54 5402 kisikove organske spojine.ind54 54 7/12/2007 10:46:56 AM7/12/2007 10:46:56 AM

55

6 Na osnovi modelov molekul spojin napiši njihove strukturne formule in jih imenuj.

Strukturna formula

Ime spojine

Strukturna formula

Ime spojine

Strukturna formula

Ime spojine

Strukturna formula

Ime spojine

Rešitev:

H H H

H – C – C – C – H

H OH H

––

––

––

O

H–C

O–H

=–

H H H H

H – C – C – O – C – C – H

H H H H

––

––

––

––

OH OH OH

H – C – C – C – H

H H H–

–

––

––

propan-2-ol metanojska kislina dietil eter propan-1,2,3-triol

7 Podana je formula molekule maščobe.

a) V formuli označi estrske skupine.

b) V čem se razlikujejo maščobne kisline, vezane v molekuli?

c) Kaj nastane pri reakciji maščobe s kalijevim hidroksidom?

č) Ali so v milih molekule? Svoj odgovor obrazloži.

Rešitev: b) V molekuli so vezane tri različne maščobne kisline,

ki se razlikujejo v številu ogljikovih atomov. Dve od vezanih kislin sta nasičeni,

ena pa je nenasičena, ker vsebuje v verigi ogljikovih atomov eno dvojno vez.

c) Kalijeve soli maščobnih kislin, ki so mila.

č) V milih niso molekule, temveč kalijevi

ali natrijevi ioni (kationi) in ioni kisline (anioni).


56

8 Podana sta modela molekule glukoze (levo) in molekule fruktoze (desno).

a) Napiši molekulsko formulo glukoze in molekulsko formulo fruktoze.

b) Koliko hidroksilnih skupin je v molekuli glukoze in koliko v molekuli fruktoze?

c) V katerem delu se razlikujeta molekuli glukoze in fruktoze? Napiši formulo tega dela molekule.

č) Različna zgradba molekul glukoze in fruktoze vpliva na lastnosti teh dveh slad-korjev. Napiši vsaj eno lastnost, v kateri se razlikujeta.

Rešitev: a) Molekulski formuli glukoze in fruktoze

sta enaki C6H12O6, različni pa sta strukturni formuli.

b)V molekuli glukoze in fruktoze je po pet hidroksilnih skupin.

c) V molekuli glukoze je aldehidna skupina

O

–C

H

=– , v molekuli fruktoze pa ketonska skupina

O

–C–

=

.

č) Sladkost glukoze in fruktoze je različna. Fruktoza je slajša od glukoze.

9 Na steklenički, v kateri je neznana tekočina, je simbol .

Ugotovili smo, da ima tekočina značilen vonj in da se dobro meša z vodo. S to teko-čino smo s površine lesa brez težav odstranili lak. Katera kisikova organska spojina je lahko to?

Rešitev: To je lahko aceton.

10 Pri reakciji med molekulama dveh kisikovih organskih spojin izhaja molekula vode.

a) Katera snov nastane pri tej reakciji?

b) V katero skupino organskih kisikovih spojin uvrščamo to snov?

c) V organizmu poteka pod vplivom encimov reakcija, pri kateri ta snov razpade. Kaj nastane iz ene molekule te snovi?

Rešitev: a) Nastane molekula saharoze.

b) Saharozo uvrščamo med disaharide, te pa med ogljikove hidrate.

c) Iz molekule saharoze nastaneta molekula glukoze in molekula fruktoze.


57

11 V telesu potuje glukoza po krvi do celic. V naši krvi je normalno od 0,06 do 0,08 od-stotka glukoze.

a) V celicah glukoza reagira s kisikom. Katera produkta pri tem nastaneta?

b) Zakaj je ta reakcija tako pomembna za življenje?

c) Del glukoze se pretvori v spojino z naslednjo zgradbo:

.

V katero skupino organskih spojin uvrščamo to spojino in kako jo imenujemo?

č) Katere spojine lahko še nastanejo v telesu iz glukoze kot rezervna hrana?

Rešitev:a) Ogljikov dioksid in voda.

b) Pri reakciji se sprošča energija, potrebna za življenje.

c) Spojino uvrščamo med ogljikove hidrate,

imenujemo jo glikogen (rezervni polisaharid).

č) Maščobe.

12 Primerjaj povezavo enot v amilopektinu in celulozi.

Povezava enot v amilopektinu

Povezava enot v celulozi

Katere ugotovitve so pravilne?

a V amilopektinu in celulozi so povezane enote glukoze.

b V amilopektinu so verige razvejene kot drevesne veje, v celulozi pa so verige nerazvejene.

c Glukozne enote so v vejah amilopektina in celuloze enako orientirane.

č Glukozne enote so v vejah amilopektina in celuloze povezane prek atoma kisika.

Rešitev: a, b, č


58


Dušikove Učbenik � 61–76

organske spojine Delovni zvezek � 37–46

poglavja v učbeniku Molekule – nosilke življenjaAminokisline – gradbene enote beljakovinBeljakovine

Poglavje uvedemo z arabskim pregovorom: »Veda, ki ne prinaša koristi, je kot zdravilo, ki ne zdravi.« Vprašamo se, kakšne koristi bomo imeli s spozna-vanjem vsebine tega poglavja. Učencem povemo, da bomo spoznali organske molekule, ki so nosil-ke življenja in ga hkrati tudi nenehno vzdržujejo. Značilnost teh molekul je, da imajo poleg ogljika, vodika in kisika v svoji zgradbi še dušik, lahko pa tudi druge biološko pomembne elemente, kot sta fosfor in žveplo. Učence izzovemo, naj se od-ločijo za dve ključni značilnosti vseh živih bitij. Ob tem se tudi pogovorimo, kaj je pravzaprav »živ ljenje« oziroma »živo bitje«. Skupaj z učenci razmišljamo, kaj omogoča življenje, in naredimo sklep, da so za življenje poleg zunanjih okoliščin (zrak, voda, hrana – energija) potrebne tudi po-sebne molekule, ki skupaj s tistimi, ki so jih že spoznali (maščobe in ogljikovi hidrati), sestav-ljajo osnovno gradbeno enoto živih bitij – celico. Te molekule so beljakovine in nukleinske kisline. Gradbene enote celic mora organizem redno pri-dobivati z ustrezno hrano. Poglavju damo tudi močan vzgojni poudarek. Opozorimo učence na žalostno dejstvo, da pri tem, ko se razviti svet bo-juje z debelostjo in vrsto bolezni, ki so povezane s preveliko telesno težo, na svetu na dan zaradi lakote ali zaradi posledic, ki jih povzroči lakota, umre 24.000 ljudi. Tri četrtine teh so otroci, mlajši od pet let. V razmislek še pomembna misel Omar-ja N. Bradleya: »Naš svet je na nuklearnem pod-ročju velikan, na etičnem pa še otrok. Več vemo o vojni kot o miru, več o ubijanju kot o življenju.«

Uvodnemu razgovoru sledi predstavitev amino-kislin kot osnovnih gradbenih enot beljakovin-skih makromolekul. Lastnosti aminokislin pri-merjamo z lastnostmi karboksilnih kislin in baz. Poudarimo, da je ključna značilnost aminokislin, da imajo, največkrat na istem ogljikovem atomu, vezano karboksilno (kislinsko) in aminsko (bazi-čno) skupino. Lastnosti aminokislin naj učenci spoznajo izkustveno, s preprostimi poskusi pri-merjanja kislosti ali bazičnosti ocetne kisline, raz-topine amonijaka in aminokisline glicina. Temo o zgradbi aminokislin zaokrožimo v smiselno ce-

loto z iskanjem odgovora na vprašanje, koliko je aminokislin, ter s predstavitvijo delitve amino-kislin na nevtralne, kisle in bazične, glede na šte-vilo aminskih in karboksilnih skupin v molekuli. Sledi jedro poglavja, ko najprej z biuretsko reak-cijo dokažemo razlike med bombažem in papir-jem na eni strani ter svilo in jajčnim beljakom na drugi strani. Reakcija je specifična za spojine, ki vsebujejo peptidno vez; beljakovine. Rezultate po skusa razložimo tako, da uvedemo pojem pep-tidne vezi, ki z bakrovimi ioni tvori značilno vijo-ličasto obarvanje. Nastajanje peptidne vezi med dvema molekulama aminokisline ponazorimo naj prej z modeli, nato pa reakcijsko shemo tudi zapišemo. Primerna je tudi uporaba »živih mo-delov«, ki lahko tvorijo različno dolge in zavite »beljakovinske makromolekule«.

Beljakovine predstavimo z igro. Najprej povemo, da je poznanih več tisoč različnih beljakovin in še vedno odkrivajo nove. Le zakaj? Kako je možno, da samo dvajset proteinogenih aminokislin gradi toliko različnih beljakovin? Problem najprej pred-stavimo na primeru dveh aminokislin. Učencem nato povemo, da raznolikost beljakovin ni pogoje-na le s številom aminokislin, ki tvorijo makromo-lekulo, ampak tudi z vrstnim redom po vezovanja enakih in različnih aminokislin v makromoleku-lo. Tako uvedemo pojem primarne zgradbe ami-nokislin, ki jo še dodatno utrdimo s pripravo raz-ličnih nizov barvnih kroglic iz enakega števila raz lično obarvanih in preluknjanih kroglic.

Poglavje o beljakovinah zaključimo eksperimen-talno s primerjanjem lastnosti dveh beljakovin: jajčnega beljaka in volne. V zaključku na osnovi rezultatov poskusa izpeljemo pojem globularna beljakovina (jajčni beljak) in fibrilarna oziroma plastovita beljakovina (volna). Tako nakažemo tudi pomen sekundarne in terciarne zgradbe be-ljakovinskih makromolekul, ki določajo funkcijo beljakovin v organizmu. Sledita še predstavitev delitve beljakovin in razgovor o pomembnih fun-kcijah beljakovin v povezavi z biologijo in gospo-dinjstvom.

03 dusikove organske spojine.ind58 5803 dusikove organske spojine.ind58 58 7/6/2007 10:08:50 AM7/6/2007 10:08:50 AM

59

cilji iz učnega načrta Učenci: na osnovi poskusov spoznajo dušik kot ključni element v organskih

spojinah;

na osnovi poskusov spoznajo bazični značaj aminske skupine;

spoznajo aminokisline kot osnovne gradnike beljakovin;

znajo opredeliti aminsko in karboksilno skupino v molekuli aminokisline;

spoznajo peptidno vez, ki povezuje aminokisline v makromolekule beljakovin;

na osnovi poskusov spoznavajo lastnosti beljakovin;

znajo opredeliti beljakovine kot sestavine živih bitij;

spoznajo pomen beljakovin v prehrani in posledice pomanjkanja;

spoznajo občutljivost beljakovin za onesnaževala in temperaturo ter s tem vpliv okolja na zdravje.

Naštetim ciljem smo za boljše osmišljanje pojmov in njihovo povezovanje z življenjem dodali še tri pomembne cilje.Učenci spoznajo še:

nastajanje iona dvojčka in vpliv na lastnosti aminokislin;

vzroke za veliko število različnih beljakovin;

razlike med globularnimi in fibrilarnimi beljakovinami ter preprosto shemo delitve beljakovin ter pomen različnih vrst beljakovin pri opravljanju različnih funkcij v organizmih.

ključni pojmi


Molekule –

nosilke življenja

dušik, aminokisline, beljakovine

Aminokisline – gradbene

enote beljakovin

Zgradba aminokislin aminokislina, aminska skupina, karboksilna skupina

Lastnosti aminokislin ion dvojček, trdno agregatno stanje aminokislin, ionski kristal, visoko tališče aminokislin

Koliko je aminokislin? proteinogene aminokisline, kisle, bazične in nevtralne aminokisline

Povezovanje aminokislin peptidna vez, dipeptid, tripeptid, polipeptid, beljakovine oz. proteini

Beljakovine

Zgradba beljakovin zgradba beljakovin, peptidna vez

Lastnosti beljakovin koagulacija, globularne, fibrilarne beljakovne

Delitev beljakovin enostavne in sestavljene beljakovine

Funkcije beljakovin transportne, shrambene, signalne, gibalne, receptorske strukturne beljakovine


60

dodatna literatura za učitelja 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

Za spoznavanje razlik v sekundarni, terciarni in kvartarni zgradbi beljakovin pripo-ročamo še ogled dveh spletnih strani:http://webhost.bridgew.edu/fgorga/proteins/default.htm, kjer najdemo primere inter-aktivnih 3 D modelov, ki ponazarjajo sekundarno, terciarno in kvartarno zgradbo beljakovinskih makromolekul, in http://en.wikipedia.org/wiki/Protein_structure, kjer najdemo razlago zgradbe beljakovin.


DUŠIKOVE ORGANSKE SPOJINE

61

Molekule – nosilke življenja cilji Učenci: spoznajo, da sta razmnoževanje in rast ključni značilnosti živih bitij;

spoznajo, da so molekule, ki imajo na ogljikove atome vezan dušik (aminokisline, beljakovine in nukleinske kisline), ključne nosilke življenjskih funkcij;

spoznajo, da beljakovine skupaj z maščobami in ogljikovimi hidrati gradijo celične stene;

na osnovi poskusov spoznajo reakciji za dokaz dušika in žvepla v beljakovini las;

spoznajo nevarnost namernega in nenamernega stradanja.


Preberemo arabski pregovor na uvodni strani poglavja (učbenik, str. 61) in učence vprašamo, zakaj je ravno ta pregovor uvod v poglavje o dušikovih organskih spo-jinah. V tem poglavju se bomo seznanili s pomembnimi organskimi spojinami. Le zakaj so pomembne? Pogovor navežemo na poglavje o kisikovih organskih spojinah in na načela zdrave prehrane ter na funkcije polisaharidov in maščob v organizmih. Povemo, da dušikove organske spojine skupaj s kisikovimi organskimi spojinami omogočajo življenje. Učence izzovemo k razmišljanju o ključnih značilnostih vseh živih bitij. Poudarimo rast in razmnoževanje kot lastnosti, ki živa bitja ločujejo od ne-žive narave. Predstavimo aminokisline, beljakovine in nukleinske kisline kot ključne organske dušikove spojine, ki sestavljajo osnovno enoto tkiv – celico. Na modelu celi-čne stene pokažemo, kako se beljakovine povezujejo z maščobami in ogljikovimi hidrati v funkcionalno celoto. V povezavi z biologijo lahko ponovimo še funkcijo nukle inskih kislin pri razmnoževanju in prenosu dednih lastnosti. Učencem po-vemo, da imajo dušikove organske spojine dušikove atome kovalentno vezane na ogljikove atome.

S poskusom (učbenik, str. 63) dokažemo, da pri razgradnji beljakovine las z vodno raztopino natrijevega hidroksida nastaja amonijak. Svetlo modra vodna raztopina bakrovega(II) sulfata(VI) tvori z amonijakom, ki izhaja pri razgradnji beljakovin, tem-no modro obarvan kompleks.

Da se pri razgradnji (hidrolizi) beljakovin resnično sprošča amonijak, se prepričamo s primerjalnim poskusom (kos vate, omočen z bakrovim sulfatom, damo na ustje erlen majerice, v kateri je le vodna raztopina (najbolje je koncentrirana) amonijaka. Na vati nastane temno modro obarvan bakrov kompleks.

V beljakovini las dokažemo še žveplo (DZ 1 ). Pri hidrolizi beljakovin je žveplo

v filtratu v obliki sulfidnih ionov S2–(aq). Sulfidni ioni tvorijo s svinčevimi ioni Pb2+(aq) težko topno rjavo črno oborino svinčevega sulfida PbS. Oborina je dokaz za prisotnost žvepla v beljakovini.

V filtratu, ki ostane po razgradnji beljakovine las, dokažemo po postopku, opisanem v delovnem zvezku, sulfidne ione.

Če nam čas dopušča, lahko organiziramo delavnico ali okroglo mizo na temo »Pre-magajmo lakoto« (DZ

18 ). K sodelovanju lahko povabimo strokovnjaka za prehranje-vanje mladih. Stradanje (namerno ali nenamerno) glede na zaužite kategorije deli-mo v tri kategorije: (1) akutno stradanje – manj kot 600 kcal/dan, manj kot dva tedna, (2) semiakutno – manj kot 1100 kcal/dan, manj kot 30 dni, (3) zmerno stradanje –


62

manj kot 1600 kcal/dan 24 tednov. Prvi znaki stradanja so apatija, mišična šibkost, zmanjšana telesna aktivnost in izguba telesne teže. Telo najprej za opravljanje osnov-nih življenjskih funkcij porablja energijo ogljikovih hidratov, ki so nakopičeni v jetrih in v mišicah. Če se stradanje nadaljuje, postanejo vir energije maščobe in beljako-vine. V tej stopnji se že pojavijo resne težave, ki ob neustreznem ravnanju vodijo v trajne, nepopravljive poškodbe organizma, zmanjšane telesne in duševne sposob-nosti, v skrajnem primeru pa celo v smrt.

Naštej ključne značilnosti živih bitij.

Zakaj pravimo, da so beljakovine in nukleinske kisline nosilke življenja?

Katere organske spojine omogočajo funkcijo celične stene?

Kaj vse je potrebno za življenje, kot ga poznamo na Zemlji?

Katere elemente poleg ogljika, kisika in vodika še najdemo v aminokislinah, beljakovinah in nukleinskih kislinah?

Opiši poskus za dokazovanje dušika v beljakovini las.

Katera spojina nastane pri razgradnji beljakovine las z raztopino natrijevega hidroksida?

Katera sprememba je dokaz za to spojino?

Kako dokazujemo žveplo v beljakovini las?

Katera sprememba je dokaz za prisotnost žvepla v beljakovini las?

Zakaj mora biti naša prehrana uravnotežena in redna?



63

Aminokisline – gradbene enote beljakovin cilji Učenci: spoznajo, da imajo aminokisline dve funkcionalni skupini: aminsko

in karboksilno;

z uporabo modelov izpeljejo zgradbo najpreprostejše aminokisline – glicina;

spoznajo, da imajo aminokisline, ki gradijo življenjsko pomembne beljakovine (proteinogene), aminsko in karboksilno skupino vezano na isti ogljikov atom;

na osnovi poskusov spoznajo, da ima aminska skupina bazične in karboksilna skupina kisle lastnosti, zato so aminokisline, ki imajo v molekuli enako število aminskih in karboksilnih skupin, nevtralne;

spoznajo, da je nastajanje ionov dvojčkov vzrok za trdno agregatno stanje in relativno visoka tališča aminokislin;

seznanijo se z delitvijo aminokislin in s pomenom esencialnih aminokislin v zdravi prehrani;

na osnovi poskusov spoznajo dokazno reakcijo za peptidno vez ter spoznajo njen pomen pri povezovanju aminokislin v di-, tri- in polipeptide – beljakovine ter sestavljajo »žive modele« peptidov.


1 V uvodu se navežemo na poskus za dokazovanje amonijaka pri bazični hidrolizi belja kovine las. Povemo, da je amonijak produkt razpada aminokislin, ki so grad-bene enote beljakovin.

Zgradbo aminokislin izpeljemo z uporabo modelov. Učenci naj sestavljajo modele po navodilih učitelja, ki demonstrira in vodi sestavljanje.

Sestavimo model molekul amonijaka, metana in metanojske (mravljinčne) kisline.

Modelu molekule metana odstranimo model vodikovega atoma. Učence vprašamo, kaj smo dobili. Spomnimo jih na ogljikovodike in ponovimo pojem radikala. Iz mo-dela metana smo z odstranitvijo modela vodikovega atoma dobili model metilnega radikala CH3•.

V naslednjem koraku modelu molekule amonijaka odstranimo model vodikovega atoma in ga nadomestimo z metilnim radikalom. Ogledamo si, kaj smo dobili – metil-amin CH3–NH2. Uvedemo pojem amin in poudarimo, da so to organske spojine, ki so podobne amonijaku in imajo podobne lastnosti kot amonijak, so bazične.

Modelu molekule metanojske kisline odstranimo model atoma vodika, tako da osta-ne model karboksilne skupine –COOH.

V modelu molekule metilamina v metilnem radikalu zamenjamo enega od vodi kovih atomov z modelom karboksilne skupine. Dobili smo model najpreprostejše amino-kisline, glicina.

Z uporabo modela molekule glicina razložimo zgradbo glicina, pozornost učencev usmerimo na zgradbo aminske –NH2 in karboksilne skupine –COOH. Opozo rimo učence, da sta obe skupini vezani na isti ogljikov atom, in povemo, da ima večina aminokislin, ki gradijo življenjsko pomembne beljakovine, podobno zgradbo. Na tablo narišemo strukturno formulo glicina in nato predstavimo splošno formulo


64

proteinogenih aminokislin (aminokisline, ki gradijo življenjsko pomembne beljako-vine oz. proteine) tako, da enega od atomov vodika zamenjamo s splošnim zapisom radikala •R, (učbenik, str. 64). Lastnosti aminokislin učencem predstavimo primer-jalno. Lastnosti ocetne kisline primerjamo z lastnostmi glicina (učbenik, str. 65). Kri-stalčke glicina na grelni plošči segrevamo s hladnim plamenom. Za primerjavo vza-memo kristalčke saharoze. S tem mini poskusom se prepričamo, da ima glicin dokaj visoko tališče.

Nato izvedemo poskus »Kislost in bazičnost aminokislin« (učbenik, str. 66, ali DZ 7 ).

Poskus lahko demonstriramo, bolj priporočljivo pa je, da ga učenci izvajajo samo-stojno v skupinah ali celo individualno. Če učenci eksperimentirajo sami, uporab-ljajo le po nekaj kapljic reagentov. Pri obeh poskusih primerjamo kislost oziroma bazičnost vodnih raztopin aminokislin (glicina, serina, alanina) s kislostjo oziroma bazičnostjo raztopin amonijaka in etanojske kisline z uporabo univerzalnega indika-torja. Kot slepo probo uporabimo v vseh primerih vodo. Ugotovimo, da so raztopine aminokislin nevtralne (barva univerzalnega indikatorja, ki smo jo dodali vodnim raztopinam aminokislin, je enaka kot v vodi, zelena). Namesto univerzalnega indika-torja lahko uporabimo kot indikator tudi sveže pripravljen ekstrakt rdečega zelja.

Po eksperimentalnem delu ponovimo nastajanje amonijevih in hidroksidnih ionov v vodni raztopini amonijaka. Hidroksidni ioni dajejo raztopini amonijaka bazične lastnosti. V vodni raztopini ocetne kisline so prisotni acetatni in oksonijevi ioni, sled-nji dajejo kisle lastnosti (učbenik, str. 66). Ob razlagi ponovimo in utrdimo ključne pojme prvega poglavja: kisline, baze, hidroksidni, oksonijevi ioni, indikator. Ker so vodne raztopine aminokislin, ki smo jih pri poskusih uporabili, nevtralne, lahko ugo-tovimo, da te v vodnih raztopinah očitno ne tvorijo ne hidroksidnih ne oksonijevih ionov. Vprašamo se, zakaj. Aminska skupina, ki je vezana na istem ogljikovem atomu v aminokislini kot karboksilna skupina, sprejme proton karboksilne skupine. Tako nastane ion dvojček – ion, ki ima hkrati negativen in pozitiven naboj (učbenik, str. 67). Povemo, da so zato, ker tvorijo ione dvojčke, vodne raztopine aminokislin nevtralne. Ioni dvojčki so tudi vzrok za visoka tališča in trdno agregatno stanje ami-nokislin, saj so privlaki med ioni močnejši kot med polarnimi molekulami.

Če imamo za eksperimentalno delo na voljo samo eno aminokislino, si poskus »Kis-lost, bazičnost aminokislin« skupaj z učenci lahko ogledamo tudi na zgoščenki med poskusi v mapi »Dušikove organske spojine«. Poskus si lahko ogledajo tudi učenci sami.

V naslednji stopnji se vprašamo, koliko sploh je različnih aminokislin. Uvedemo po-jem proteinogene aminokisline in razložimo pomen pojma (tiste, ki gradijo belja-kovine oz. proteine). Povemo, da jih je samo dvajset in da se glede na razmerje šte vila aminskih in karboksilnih skupin v molekuli delijo na kisle, bazične in nevtralne. Po-sebej poudarimo pomen esencialnih (nujno potrebnih) aminokislin v naši prehrani.

Katere funkcionalne skupine so v molekuli aminokisline?

Katera skupina daje aminokislinam kisel in katera bazičen značaj?

Zakaj so vodne raztopine aminokislin nevtralne?

Zakaj so aminokisline pri sobnih razmerah v trdnem agregatnem stanju?

Kaj je značilnost proteinogenih aminokislin in koliko jih je?

Zakaj moramo esencialne aminokisline nujno dobiti z ustrezno hrano?

Navedi primer kisle aminokisline. Katerih funkcionalnih skupin je v molekuli kislih aminokislin več?

Navedi primer bazične aminokisline. Katerih funkcionalnih skupin je v molekuli bazičnih aminokislin več?

V katero skupino aminokislin (kislo, bazično, nevtralno) sodi alanin? Zakaj?

2 Kot prehod na novo poglavje izvedemo poskus »Dokazovanje peptidne vezi« (učbe-nik, str. 69) z biuretsko reakcijo. Peptidno vez bomo dokazovali na bombažni krpici, filtrirnem papirju, svili in jajčnem beljaku. V bazičnem mediju tvorijo bakrovi ioni s peptidnimi vezmi v makromolekuli beljakovin kompleksno spojino, ki ima izrazito vijoličasto barvo. Biuretska reakcija je pozitivna samo pri svili in jajčnem beljaku.


65

V obeh primerih so z bakrovimi ioni reagirale peptidne vezi v beljakovinski makro-molekuli. Jajčni beljak in svila sta beljakovini.

Nastajanje peptidne vezi razložimo na modelu in z reakcijsko shemo (učbenik, str. 69). Poudarimo, da peptidna vez med dvema molekulama aminokislin lahko nasta-ne zato, ker ima aminokislina v isti molekuli dve različni funkcionalni skupini. Kar-boksilna skupina se poveže z aminsko, izstopi molekula vode, aminokislini pa sta povezani v dipeptid. Ker ima nastali dipeptid tudi na prostih koncih še vedno dve reaktivni skupini, na enem aminsko, na drugem pa karboksilno, se povezovanje ami-nokislin lahko nadaljuje. Tako nastajajo tripeptidi, tetrapeptidi in končno polipepti-di, ki jih imenujemo beljakovine. Ob peptidni vezi sta kisikov in vodikov atom orien-tirana trans (v nasprotni smeri), vez pa je skoraj planarna (tega učencem ne povemo). Ta orientacija atomov je pomembna za sekundarno in terciarno zgradbo beljakovin-skih makromolekul. Nastajanje peptidnih vezi ponazorimo z »živimi modeli«.

Za utrjevanje znanja učenci rešujejo naloge (DZ 3 – 6 , 10 ,

12 –14 ). Modele ami-nokislin in animacijo nastajanja amidne – peptidne vezi si ogledajo še na zgoščenki. Za lažje reševanje naloge 14 si na zgoščenki ogledajo poskus »Biuretska reakcija«. Re-ševanje nalog 8, 9 in 11 priporočamo le za bolj motivirane učence.

Kako nastane peptidna vez?

Opiši reakcijo za dokaz peptidne vezi.

Kaj dobimo, če se s peptidno vezjo povežejo tri enake ali različne aminokisline?

V čem se razlikujejo med seboj polipeptidi?



66

Beljakovine cilji Učenci: spoznajo, da so beljakovine makromolekule, ki se razlikujejo

po primarni in sekundarni zgradbi;

spoznajo vzroke za veliko število beljakovin;

spoznajo, da primarno zgradbo beljakovin določata število aminokislin in vrstni red povezovanja aminokislin v makromolekulo;

spoznajo, da je funkcija beljakovin odvisna tudi od prostorske zgradbe beljakovinske makromolekule, in z uporabo ogrlice iz barvnih kroglic razlikujejo med neurejeno, naključno razporeditvijo ogrlice v prostoru ter polžasto in upognjeno ureditvijo ter ugotovitve povežejo z zgradbo beljakovin;

na osnovi poskusov spoznajo, da so beljakovine občutljive za temperaturo, ione težkih kovin, močne kisline in baze;

na osnovi poskusov spoznajo, da je odziv beljakovin na agense, ki povzročajo koagulacijo, odvisen od prostorske zgradbe beljakovinske makromolekule;

spoznajo preprosto delitev beljakovin po zgradbi in sestavi ter se seznanijo z nekaterimi ključnimi funkcijami beljakovin v organizmu.


1 Ponovimo povezovanje aminokislin s peptidno vezjo v večje enote, makromolekule in uvedemo pojem beljakovina oziroma protein. Učence vprašamo, ali lahko oce-nijo, koliko je različnih beljakovin. Z »živimi modeli« demonstriramo, na koliko nači-nov se lahko povežejo dve deklici in dva dečka, ki držijo v eni roki aminsko skupino in v drugi karboksilno skupino. Dva dečka predstavljata dve molekuli glicina, dve deklici pa dve molekuli alanina (učbenik, str. 71). Dobimo štiri različne dipeptidne molekule. Vrstni red povezave aminokislin določa primarno zgradbo beljakovine. Čeprav je samo dvajset aminokislin, se lahko v makromolekule beljakovine vključi po več sto ali celo tisoč enakih ali različnih aminokislin, in ker je primarna zgradba odvisna od vrste aminokislin in vrstnega reda njihovega povezovanja v makromole-kuli, je možnih izredno veliko različnih beljakovin.

Kako vrstni red povezovanja aminokislin določa primarno zgradbo beljakovin, po-nazorimo še z igro (DZ

17 ). Igra je namenjena vsemu razredu, učenci se ob igri zabavajo in hkrati tudi izkustveno učijo. Igro lahko naredi vsak učenec samostojno, nato pa med seboj primerjajo rezultate. Malo verjetno je, da bosta dva učenca v raz-redu dobila povsem enaka modela beljakovinske makromolekule. Morda pa bo še zanimivejše, če izrezane like, ki predstavljajo tri različne aminokisline, združimo in jih razporedimo v dva klobuka (vrečki), iz katerih izmenično vlečemo like in jih le-pimo na velik plakat. Po končani vaji plakat lahko obesimo na steno učilnice in ga po želji dopolnjujemo še s prikazom nastajanja peptidnih vezi (glej strukturno formulo v učbeniku, str. 72).

Odvisnost funkcije beljakovin od sekundarne zgradbe nakažemo z ogrlico, ki je sestav ljena iz niza različno obarvanih kroglic (učbenik, str. 72). Barva kroglice pona-zarja določeno aminokislino, razporeditev kroglic v niz ogrlice pa ponazarja primar-no zgradbo beljakovinske makromolekule. Kroglice morajo biti nanizane na lahko upogljivo vrvico. Ogrlico spustimo na mizo. Nastala bo neurejena struktura. Nato ogrlico uredimo v polža, jo raztegnemo in upognemo. Kaj smo ponazorili? Podobno kot ogrlica se lahko tudi beljakovinske makromolekule uredijo v navidezno neure-


67

jene globule ali v bolj urejene strukture polža ali upognjene ravnine. Te oblike določajo sekundarno zgradbo beljakovinske makromolekule. Povezovanje različnih beljakovinskih enot v funkcionalno celoto predstavlja terciarna zgradba beljakovin. V takšno terciarno zgradbo se lahko povežejo globuli s polžastimi strukturami in celo povsem neurejenimi beljakovinskimi fragmenti. Tako nastajajo sestavljene belja-kovine z zelo zahtevnimi funkcijami v organizmu.

Zakaj pravimo beljakovinam tudi polipeptidi?

Kako bi dokazali peptidno vez v beljakovini?

Kaj določa primarno zgradbo beljakovin?

Zakaj je na tisoče različnih beljakovin?

Kaj je sekundarna zgradba beljakovin?

Ali je funkcija beljakovin v organizmih vezana le na primarno zgradbo?

2 Vpliv sekundarne zgradbe na lastnosti beljakovin demonstriramo s poskusi (učbe-nik, str. 73). Poskuse izvedemo z dvema beljakovinama, ki se razlikujeta v sekundar-ni zgradbi, globularnim jajčnim beljakom in fibrilarno volno. Pri poskusu preuču-jemo učinke temperature, kislin, baz in kovinskih ionov na spremembe beljakovinske makromolekule. Rezultate povežemo z razlikami v zgradbi jajčnega beljaka in volne. Razlike prikažemo na modelu (učbenik, str. 74) in uvedemo pojem globularne in fibri larne beljakovine. Povemo, da sodijo močne kisline in baze ter ioni težkih kovin med okolju in človeku nevarne snovi, ker povzročajo trajne spremembe v strukturi zlasti globularnih beljakovinskih makromolekul, ki so delno topni v vodi in so zno-traj celic. Močne kisline, baze in ioni težkih kovin ter povišana temperatura povzro-čijo koagulacijo (skepljenje) globularnih beljakovin, ki je trajna sprememba zgradbe beljakovinske makromolekule. Sprememba v zgradbi ima za posledico izgubo funk-cije, ki jo sekundarna zgradba določa.

Funkcijo beljakovin kot biokatalizatorjev spoznajo učenci izkustveno na osnovi po-skusa »Encimi so beljakovine« (DZ

15 ). Priporočamo, da poskus izvedejo učenci v štirih skupinah. Dve skupini uporabljata neprevret krompirjev sok, dve pa prevre-tega. Pri poskusu učenci merijo čas, potreben, da kisik, ki je eden od produktov razpada vodikovega peroksida, izrine iz epruvete vodo. V krompirju so encimi, ki pospešujejo razgradnjo vodikovega peroksida na kisik in vodo. Če krompirjev sok dobro prevre, povišana temperatura vpliva na spremembo zgradbe encimov in na dezaktivacijo njihove funkcije. Tako dokažemo, da so encimi beljakovinske makro-molekule. Poenostavljen prikaz delovanja encimov je razložen v delovnem zvezku na str. 46, vendar je razlaga namenjena le bolj motiviranim učencem.

Poglavje zaključimo z razgovorom o delitvi beljakovin in njihovih funkcijah, saj belja-kovine niso le osnovne gradbene enote encimov, ampak imajo še vrsto funkcij od transportnih, shrambenih, strukturnih pa vse do signalnih in posebnih, zlasti pri orga nizmih, ki živijo v ekstremnih okoliščinah.

Katere beljakovine so bolj občutljive za povišano temperaturo, globularne ali fibrilarne? Navedi dokaz.

Zakaj bi se zastrupili, če bi zaužili vodno raztopino svinčevih ionov?

Kaj se zgodi, če po nemarnosti položimo roko na razgreto kuhalno ploščo?

Kaj povzročajo močne kisline pri globularnih beljakovinah in kaj pri fibrilarnih? Navedi primer.

Zakaj pravimo, da je koagulacija trajna sprememba zgradbe beljakovinske makromolekule?

Zakaj so encimi biokatalizatorji?

Naštej nekaj pomembnih funkcij beljakovin.



68

Naloge1 Kaj od naštetega ni značilnost nežive materije?

A prostornina

B masa

C razmnoževanje

Č gibanje gradnikov

Rešitev: C

2 Katere elemente vsebujejo molekule aminokislin?

a vodik

b natrij

c klor

č dušik

d ogljik

e kisik

Rešitev: a, č, d, e

3 Katere od naštetih funkcionalnih skupin morajo biti v zgradbi aminokislin?

a hidroksilna skupina

b aminska skupina

c karbonilna skupina

č karboksilna skupina

d etrska skupina

Rešitev: b, č

4 Proteinogenih aminokislin je:

A več kot tisoč

B več kot sto

C več kot deset

Č več kot milijon

Rešitev: C

5 S katero reakcijo dokazujemo peptidno vez?

A s Fehlingovo reakcijo

B z raztopino joda v kalijevem jodidu

C z biuretsko reakcijo

Č s kislo raztopino kalijevega dikromata

Rešitev: C


69

6 Neznano belo kristalinično snov smo raztopili v vodi in raztopini dodali nekaj kap-ljic univerzalnega indikatorja. Raztopina se je obarvala zeleno. Test z indikatorjem smo ponovili z vodo. Tudi v tem primeru je bila raztopina indikatorja zelena. Na osnovi tega poskusa lahko sklepamo, da je neznana bela kristalinična snov:

A nevtralna aminokislina

B sol

C sladkor, glukoza

Č ne moremo sklepati, kaj je neznana snov

Rešitev: Č

7 Esencialne aminokisline so:

A nevtralne aminokisline

B aminokisline, ki tvorijo beljakovine

C aminokisline, ki jih organizem ne more sam sintetizirati

Č najbolj razširjene aminokisline

Rešitev: C

8 Katera vez je peptidna?

A –CONH–

B –COO–

C –O–

Č –NH–

Rešitev: A

9 Katere snovi dajejo pozitivno biuretsko reakcijo?

a mleko

b krpica iz poliestra

c raztopina škroba

č košček bombažne gaze

d klobčič svile

Rešitev: a, d

10 Koliko različnih tripeptidov lahko dobimo iz treh aminokislin? Nariši. Posamezne aminokisline ponazori z različnimi liki, npr. prvo s krogci, drugo s trikotniki in tretjo s kvadrati.

Ne pozabi, da se lahko med seboj povežejo tudi same enake aminokisline.


11 Predlagaj, kako bi lahko premagali lakoto. Napiši vsaj pol strani dolg spis.



70


Računanje v kemiji Učbenik � 77–94


poglavja v učbeniku Atome primerjamo po masiMol je osnovna enota v kemijiMasni delež elementov v spojiniKoliko molov?Mol v kemijski reakciji

V tem poglavju bodo učenci spoznali, da se atomi razlikujejo tudi po masi. Velika večina mase ato-ma je zbrana v atomskem jedru s protoni in z nev-troni. Elektroni v elektronski ovojnici pa k masi atoma prispevajo le malo – rečemo, da je njihova masa zanemarljivo majhna.

Masa posameznega atoma je zelo majhna in je ne moremo stehtati niti z najboljšo tehtnico. Zato maso nekega atoma podajamo primerjalno glede na maso nekega izbranega atoma. Tako izraženi masi atoma rečemo relativna atomska masa Ar, ki je podana primerjalno glede na ⁄ mase ogljiko-vega izotopa 12

6 C. Učencem na kratko predstavi-mo izbiro primerjalnega atoma skozi zgodovino: najprej so za osnovo izbrali vodik, zatem kisik, šele v sredini 20. stoletja pa so znanstveniki iz-brali omenjeni izotop ogljika. Relativne atomske mase posameznih atomov so v periodnem siste-mu navedene nad simbolom za element.

Ker tudi molekul ne moremo neposredno tehta-ti, tudi njihovo maso navajamo primerjalno glede na maso ogljikovega izotopa12

6 C. Tako izraženi ma-si molekule rečemo relativna molekulska masa Mr. Je brez enote, izračunamo pa jo tako, da sešte-jemo relativne atomske mase vseh atomov, ki se-stavljajo molekulo.

Ker posameznih atomov in molekul ne moremo tehtati, smo uvedli posebno enoto za množino sno vi z imenom mol: 1 mol katerekoli snovi je ti-sta množina snovi, ki vsebuje natančno 6,02 · 1023 delcev. To število imenujemo Avogadrovo število NA, ti delci pa so lahko atomi, molekule, ioni itd. Enota za Avogadrovo število je 1/mol.

Učenci bodo spoznali, da je Avogadrovo število po membna povezava med submikroskopskim sve tom atomov in makroskopskim svetom, s kate-rim imamo sicer opraviti vsak dan.

Maso enega mola delcev snovi imenujemo mol-ska masa snovi M, ki ima enoto g/mol.

Pri elementih je molska masa številčno enaka rela-tivni atomski masi elementa, ki ji pripišemo eno-to g/mol.

Pri molekulah pa je molska masa številčno enaka relativni molekulski masi, ki ji pripišemo enoto g/mol. Molsko maso spojin lahko izračunamo tudi tako, da seštejemo molske mase vseh elemen-tov, ki sestavljajo spojino.

Podobno določimo molske mase tudi za ionske spojine: seštejemo molske mase vseh elementov, iz katerih je ionska spojina sestavljena.

V nadaljevanju se bodo učenci naučili, da lahko iz kemijske formule spojine izračunamo, kolikšen del v celotni masi spojine ima posamezen ele-ment. Temu rečemo masni delež posameznih ele-mentov v spojini, izrazimo pa ga lahko tudi v od-stotkih. Vsota masnih deležev vseh elementov v spojini je 1, oziroma 100 %.

Zatem je na vrsti računanje množine snovi. Zapis kemijske reakcije nam namreč pove, koliko molov (kakšna množina) snovi zreagira in koliko molov nove snovi nastane. Učenci se bodo zato v tem delu naučili, kako lahko iz mase snovi izračuna-mo množino snovi in nasprotno. Ker sedaj že vemo, da vsebuje vsak mol snovi Avogadrovo šte-vilo delcev snovi, pa lahko mimogrede izračuna-mo tudi število delcev v dani množini snovi.

V zvezi s kemijsko reakcijo bodo učenci najprej spoznali, da se skupna masa snovi pri reakciji ne spremeni. To imenujemo v kemiji zakon o ohra-nitvi mase, ki je eden temeljnih zakonov v nara-voslovju. V 18. stoletju ga je vpeljal francoski ke-mik A. Lavoisier.

Sledi računanje pri kemijski reakciji. Računali bomo, koliko snovi reagira med seboj pri določe-ni kemijski reakciji in koliko snovi pri tem nasta-ne. Želimo vedeti na primer, koliko gramov neke snovi (produkta) bomo dobili pri reakciji, ki smo

04 racunanje v kemiji.indd 7004 racunanje v kemiji.indd 70 7/6/2007 10:22:45 AM7/6/2007 10:22:45 AM

71

jo začeli z določeno množino reaktantov. Za to-vrst ne naloge je najenostavnejše in najpregled-nej še, če uporabimo križni (sklepni) račun. Učen-ci bodo spoznali, da nam urejena enačba kemijske

reakcije omogoča natančen izračun mno žine in mase vseh reaktantov in produktov, ki v njej so-delujejo.

cilji iz učnega načrta Učenci: pridobijo predstavo o masi atomov;

spoznajo pojem relativne atomske mase elementov in znajo izračunati relativno molekulsko maso spojin;

spoznajo pojem množine snovi z enoto mol;

povežejo relativno atomsko maso elementov in relativno molekulsko maso z množino snovi;

spoznajo osnove kvantitativnih odnosov pri kemijskih reakcijah;

spoznajo uporabo kemijskih enačb za določitev množinskih razmerij;

znajo iz množine snovi izračunati maso snovi;

spoznajo zakon o ohranitvi mase;

znajo izračunati masni delež elementov v spojinah.

ključni pojmi


Atome primerjamo

po masi

relativna atomska masa, relativna molekulska masa

Mol je osnovna enota

v kemiji

množina snovi, mol, Avogadrovo število

Molska masa molska masa

Masni delež elementov

v spojini

masni delež

Koliko molov? n = mM

Mol v kemijski reakciji

Skupna masa snovi se pri reakciji ne spremeni

Zakon o ohranitvi mase

Računanje pri kemijski reakciji

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


RAČUNANJE V KEMIJI

72

Atome primerjamo po masi cilj Učenci: spoznajo, da so posamezni atomi premajhni, da bi jih tehtali.


Ponovimo osnovno zgradbo atoma. Poudarimo, da je večina mase atoma zbrana v njegovem jedru, kjer so protoni in nevtroni. Masa elektronov je v primerjavi z maso protonov in nevtronov zanemarljivo majhna. Povemo, da posameznih atomov ne moremo stehtati s tehtnico. Za ponazoritev lahko stehtamo na primer čokolado, žo-gico za namizni tenis … Nato vzamemo tabletko črnega oglja (dobimo jih v lekarni), ki tehta 0,25 g. Povemo, da je v tej tabletki ogromno število atomov ogljika (okrog 10.000.000.000.000.000.000.000). Tabletko stehtamo in jo zdrobimo z nožem. Posa-meznega drobca tabletke ne moremo več natančno stehtati, kaj šele posameznega atoma ogljika, ki jih tak drobec še vedno vsebuje ogromno.

cilj Učenci: spoznajo, da maso atomov in molekul izražamo primerjalno.


Učencem pojasnimo, da v življenju veliko stvari izražamo primerjalno. Rečemo na primer: tale avto je trikrat dražji od onega, ali pa: deveti razred je dvakrat težji od osmega, in podobno. Podobno je tudi z masami atomov.

Posameznih atomov ne moremo neposredno stehtati, vemo pa, da je masa atoma ogljika trikrat večja od mase atoma helija, ali pa da je masa atoma magnezija dvakrat večja od mase atoma ogljika (glej sliko v učbeniku, str. 78). Zato podajamo mase ato-mov primerjalno. Znanstveniki so za osnovo izbrali 1/12 mase atoma izotopa ogljika 12 6 C, s katero primerjamo maso vsakega drugega atoma. Tako razmerje imenujemo relativna atomska masa Ar. To je število brez enot, ki je navedeno v periodnem siste-mu nad simbolom elementa. V učbeniku (str. 79) sta zapisani razmerji dejanskih mas enega atoma vodika proti ogljiku in enega atoma magnezija proti ogljiku. Razmerje je enako relativni atomski masi vodika oziroma magnezija. Relativna atomska masa je povsod navedena na tri (signifikantna) mesta natančno, kar vključuje decimalno vejico. Med računanjem na koncu poglavja uporabljamo eno mesto več, in rezultat šele na koncu zaokrožimo na tri signifikantna mesta.

Spojina je sestavljena iz več atomov. Če seštejemo relativne atomske mase vseh ato-mov v spojini, dobimo relativno molekulsko maso Mr spojine.

Rešimo naloge v delovnem zvezku (DZ 1 – 3 ). Učence navajamo na uporabo pe-

riodnega sistema elementov, kjer lahko razberejo vrstno število in relativno atomsko maso. Ponovimo zgradbo atoma. Rešimo naloge na strani 48 (DZ

4 – 6 ). Kot zani-mivost povemo, da so relativne atomske mase elementov v resnici neko povprečje, v katerem upoštevamo vse izotope tega elementa, ki jih najdemo v naravi (DZ

5 ). To lahko pojasnimo na preprost način: ko kupimo kilogram jabolk, so v njem različ-no velika jabolka, ki posamično različno tehtajo. En kilogram je torej neko povpre-čje. Podobno je z relativnimi atomskimi masami.

Uvedemo pojem relativna molekulska masa spojine in jo izračunamo za nekatere molekule (učbenik, str. 80). Relativno molekulsko maso računamo seveda tudi za


73

ionske spojine, čeprav so te sestavljene iz ionov, ne pa iz molekul. Rešimo nalogo v delovnem zvezku (DZ

8 ).

Povemo, da se je osnova za primerjavo relativnih atomskih mas skozi zgodovino spreminjala (zanimivost, učbenik, str. 81). Znanstveniki so lahko nekoč določili le raz-merje med masami nekaterih elementov v spojinah. John Dalton (1766–1844), oče moderne atomske teorije, je v začetku 19. stoletja določil relativne atomske mase za takrat znane elemente. Za osnovo je vzel element vodik, ki mu je pripisal maso 1. Kasneje so za osnovo vzeli element kisik, ki so mu pripisali maso 16.

Boljše metode za določanje relativne atomske mase je vpeljal italijanski kemik Stani-slao Cannizzaro (1826–1910), ki je raziskoval predvsem plinaste elemente in spojine. Določil je relativno atomsko maso za okrog 60 elementov.

Znanstveniki so se leta 1961 odločili, da vzamejo za osnovo 1

12 mase najpogostejšega izotopa elementa ogljika 12

6 C. Zakaj ravno ta izotop? Ogljik je na našem planetu lahko dostopen element. 98,9 odstotka ogljika v naravi je v obliki izotopa 12

6 C. S to izbiro znaša relativna atomska masa tega izotopa natančno 12,0. Za večino drugih elemen-tov pa je na ta način izražena relativna atomska masa še najbolj blizu celoštevilčnim okroglim vrednostim, ki so bile v veljavi do tedaj. Najlažji atom vodika ima tako rela-tivno atomsko maso 1 (natančneje 1,01), najtežji atom v naravi, uran, pa 238.

Vse navedeno je še en kazalnik, da se naše predstave o svetu in naši dogovori spre-minjajo v skladu z novimi dognanji.

Rešimo zahtevnejšo nalogo (DZ 7 ), kjer vidimo, da lahko med seboj primerjamo

mase več atomov oziroma molekul. Učence počasi navajamo na to, kar nas čaka v nadaljevanju: računanje z velikimi števili atomov oziroma molekul.

Kaj pomeni relativna atomska in molekulska masa?

Kaj vse lahko razberemo iz periodnega sistema elementov?

Kolikokrat je masa atoma silicija večja od 112 mase izotopa 12

6C?


RAČUNANJE V KEMIJI

74

Mol je osnovna enota v kemiji cilja Učenci: spoznajo, da je v kemiji mol enota za množino snovi;

spoznajo, da rečemo masi enega mola delcev molska masa.


Mol je eden najbolj abstraktnih pojmov, zato ga poskušamo vpeljati izkustveno. Tudi v življenju združujemo predmete ali osebe v skupine, na primer včasih smo kupili ducat jajc, čevlje kupujemo v parih, prisluhnemo oktetu pevcev, na tekmi je stotnija navijačev. Riž kupimo na kile, ne pa po posameznih zrncih.

Podobno je tudi v kemiji: ker si velikosti posameznega atoma ali njegove mase ne moremo predstavljati, govorimo o skupini, ki jo sestavlja zelo veliko število atomov. Takšno zelo veliko skupino atomov pa že lahko vidimo ali tudi stehtamo.

Uvedemo enoto za množino snovi mol (n). Poskusi so pokazali, da vsebuje en mol katerekoli snovi natančno 6,02 · 1023 delcev (atomi, molekule, ioni). Tej številki re-čemo Avogadrovo število NA. Izračunano je bilo na osnovi poskusov.

Zatehtamo en mol ogljika, železa in saharoze. En mol vode odmerimo z merilnim valjem. Pomembno je, da izberemo snovi v različnih agregatnih stanjih in v različnih oblikah. Vse vsebujejo enako število delcev, to je 6,02 · 1023 (učbenik, str. 82).

Avogadrovo število oziroma mol pomenita povezavo med dvema različno velikima svetovoma: na eni strani je svet nepredstavljivo majhnih posameznih atomov in mo-lekul (submikroskopski svet), na drugi strani pa je otipljiv svet, s katerim imamo vsi opraviti vsak dan: 18 g vode, 342 g sladkorja (makroskopski svet). Iz submikroskop-skega sveta posameznih delcev se v makroskopski svet večjih skupkov delcev po-maknemo tako, da ga pomnožimo z Avogadrovim številom. V vsakodnevnem življe-nju imamo opraviti z množino snovi.

atom natrija × 6,02 · 1023

1 mol atomov natrija(m = 3,82 · 10–23g) (m = 23,0 g)

Rešimo naloge v delovnem zvezku (DZ 9 –12 ). Učence počasi navajamo, da začne-

jo razmišljati o množini snovi (v molih atomov in molekul). Zgled: ena molekula kisika O2 je sestavljena iz dveh atomov kisika. 100 molekul kisika je sestavljenih iz 200 atomov kisika. En mol molekul kisika, v katerem je 6,02 · 1023 molekul kisika, je sestavljen iz dveh molov atomov kisika, v katerih je 2 krat 6,02 · 1023 atomov, torej 12,0 · 1023 atomov kisika. Enako velja za spojine, sestavljene iz več vrst atomov. En mol vode H2O vsebuje en mol atomov kisika in dva mola atomov vodika.

Naredimo naloge (DZ 13 –17 ). Nalogi 13 in 15 sta zahtevnejši. Rešimo lahko še na-

logo z ionskimi spojinami (DZ 18 ); postopek je enak kot prej, le da so sedaj delci, ki

sestavljajo te spojine, kationi in anioni.

Učencem povemo, da lahko en mol atomov ali molekul, to je 6,02 · 1023 delcev, steh-tamo že z navadno kuhinjsko tehtnico. Maso enega mola snovi pa lahko izračunamo. Pri tem si pomagamo s periodnim sistemom elementov, kjer so navedene relativne atomske mase posameznih elementov.

Izračunamo maso enega mola železa. V periodnem sistemu poiščemo relativno atom-sko maso železa. Ta je 55,8. To pomeni, da je en atom železa 55,8

12,0 = 4,65-krat težji od enega atoma ogljika 12

6 C.


75

V enem molu ogljika je 6,02 · 1023 atomov ogljika, ki tehtajo skupaj 12,0 g. Masa enega mola atomov železa m(Fe), v katerem je ravno tako 6,02 · 1023 atomov železa, bo potem:

m(Fe) = 4,65 · 12,0 g = 55,8 g.

Število 55,8 smo že videli v periodnem sistemu. Zapisano je nad simbolom za ele-ment železo. En mol atomov železa tehta torej 55,8 g ne glede na to, ali je ta mol železa v obliki žebljev ali pa v obliki železnih opilkov. Masi enega mola delcev snovi rečemo molska masa; ima enoto g/mol. To je v bistvu relativna atomska masa, ki ji pripišemo enoto g/mol. Molska masa elementa pove, kolikokrat je masa enega mola atomov tega elementa večja od

112 mase atoma ogljika. Ali drugače povedano:

vzorec nekega elementa, ki ima takšno maso v gramih, kot je njegova relativna atom-ska masa, vsebuje natančno 6,02 · 1023 atomov tega elementa. 6,94 g litija vse buje 6,02 · 1023 atomov litija. Prav toliko atomov je v 40,1 g kalcija.

Podobno izračunamo molske mase za spojine: relativnim molekulskim masam pri-pišemo enoto g/mol. En mol molekul ogljikovega dioksida CO2 tehta 44,0 g, molska masa CO2 je potem 44,0 g/mol. Ali pa: če je v kozarcu 18,0 g vode, je v njej natančno en mol molekul vode.

Molske mase elementov, iz katerih je spojina, lahko tudi seštevamo. Izberemo tisti način, ki je za učence lažji. Naredimo naloge (DZ

19 –26 ). Pozorni smo na to, ali gre za atome ali molekule: en mol molekul dušika je sestavljen iz dveh molov atomov dušika. Ko rečemo dušik, mislimo na molekule: molska masa dušika je potem 2 krat 14 g/mol, to je 28 g/mol. Podobno velja za vse elemente, ki so v naravi v obliki plinov. Izmislimo si še dodatne zglede s spojinami, ki vsebujejo manj pogoste elemente, na primer SrCl2, SiO2 in podobno.

Račune molskih mas lahko učencem predstavimo tudi bolj shematično. Tak račun je pregleden in zelo sistematičen, zato ga učenci hitro usvojijo. Poglejmo ga na zgledu fosforjeve (V) kisline H3PO4.

En mol H3PO4 je sestavljen iz treh molov atomov vodika, enega mola atomov fos forja in štirih molov atomov kisika.

M(H3PO4) = 3 · M(H) + 1 · M(P) + 4 · M(O) = 3 · 1,01 g/mol + 1 · 31,0 g/mol + 4 · 16,0 g/mol = 3,03 g/mol + 31,0 g/mol + 64,0 g/mol = 98,0 g/mol

Račun zapišimo še v obliki tabele.

H3PO4

3 · M(H)

+ 1 · M(P)

+ 4 · M(O)

3,03 g/mol

31,0 g/mol

64,0 g/mol

M(H3PO4) 98,0 g/mol

1 mol molekul H3PO4 tehta 98,0 g. Molska masa te spojine je torej 98,0 g/mol.

4 moli atomov kisika 64,0 g24,1 · 1023 atomov kisika

1 mol molekul H3PO4

6,02 · 1023 molekul H3PO4

3 moli atomov vodika3,03 g18,1 · 1023 atomov vodika

1 mol atomov fosforja31,0 g 6,02 · 1023 atomov fosforja


76

Kemiki ne tehtamo posameznih atomov, temveč veliko število. Kakšen je pri tem pomen Avogadrovega števila?

Koliko atomov imamo v mislih, ko rečemo en mol atomov fosforja?

Kolikšna je masa enega mola atomov fosforja?

Koliko tehta en mol molekul metanola CH3OH?

Kolikokrat je en mol molekul metanola težji od enega mola molekul vode?


RAČUNANJE V KEMIJI

77

Masni delež elementov v spojini cilja Učenci: poglobijo znanje o pomenu kemijske formule;

znajo izračunati masni delež elementov v spojinah.


Ko učenci poznajo pojem mol in že znajo izračunati molsko maso, lahko izračunajo tudi, kolikšen delež mase neke spojine predstavljajo posamezni atomi elementov. Eden od razlogov za obravnavanje te snovi je tudi zgodovinski: včasih so mase ele-mentov, ki so se spajali med seboj, lahko le tehtali in jih na ta način razvrstili po atom-skih masah.

Obravnavo poglavja začnemo z opisom enostavne spojine, na primer vode: ena mo-lekula vode je sestavljena iz dveh atomov vodika in enega atoma kisika, oziroma v molih: en mol molekul vode vsebuje dva mola atomov vodika in en mol atomov kisika. Dva mola atomov vodika tehtata dvakrat toliko kot en mol teh atomov, to je 2,02 g, en mol atomov kisika pa tehta 16,0 g. En mol molekul vode torej tehta 18,0 g. Zdaj lahko izračunamo masni delež posameznih elementov v vodi: maso atomov posameznega elementa v spojini preprosto delimo z maso enega mola spojine ( učbenik, str. 86, 87). Masni delež je število, katerega vrednost je med nič in ena. Če ga pomnožimo s sto, dobimo masni delež v odstotkih. Vsota masnih deležev mora biti 1, oziroma 100 odstotkov.

Račune zapišemo lahko tudi v preglednico (učbenik, str. 87). Za vsako spojino napi-šimo, kateri elementi jo sestavljajo, kolikšna je njihova masa v enem molu spojine in kolikšen je njihov masni delež.

Poglejmo še na primeru žveplovega dioksida SO2.

1 mol molekul SO2

64,1 g

1 mol atomov S32,1 g

2 mola atomov O32,0 g

Sedaj izračunajmo masni delež žvepla in kisika v SO2.

w(S) = m(S)

m(SO2) =

32,1 g64,0 g = 0,500

w(O) = m(O)

m(SO2) =

32,0 g64,0 g = 0,500

V tej spojini sta masna deleža elementov, ki jo sestavljata, enaka.

Če masni delež elementa pomnožimo s 100, bo rezultat v odstotkih. Tako izraženi masni delež je v našem primeru:

w(S) = 50,0 %

w(O) = 50,0 %

Vsota masnih deležev vseh elementov, iz katerih je sestavljena spojina, mora seveda biti enaka 1.

w(S) + w(O) = 0,500 + 0,500 = 1,00

oziroma v odstotkih: w(S) + w(O) = 50,0 % + 50,0 % = 100 %


78

Izračune zapišemo še v preglednico.

Masa v spojini Masni delež Masni delež v %

Element S 32,0 g 0,500 50,0

Element O 32,0 g 0,500 50,0

Vsota za SO2 64,0 g 1,00 100

Če imajo učenci težave s pojmom »delež«, jim lahko pomagamo z zgledi iz vsak -danjega življenja. Lahko na primer preštejemo število deklet in fantov v razredu in izračunamo najprej delež deklet, potem pa še delež fantov. Oboje izračunamo tudi v odstotkih.

Zgled: če je v razredu 30 učencev in od tega 18 deklet, je delež deklet 0,60 oziroma 60 %. Delež fantov je potem 0,40 oziroma 40 %. Lahko izračunamo na primer tudi delež učencev, ki so višji od 1,5 metra, in podobno.

Izračunamo lahko tudi delež žensk in moških v celotni populaciji Slovenije (podatke dobimo na spletnih straneh Statističnega urada).

Pri kemijskih spojinah je masni delež istega elementa v različnih spojinah različen (masa spojin je različna).

Pri računanju masnih deležev ionov v ionskih spojinah uporabimo kar mase ele-mentov, čeprav je takšna spojina sestavljena iz ionov. Torej: namesto mase enega mola Na+ kationa vzamemo maso enega mola elementa natrija, to je 23,3 g. Če bi bili natančni, bi morali upoštevati, da ima ta kation en elektron manj. Ker pa je masa elek-trona 1836-krat manjša od mase nukleona, jo zanemarimo in upoštevamo omenjeno poenostavitev.

Poleg nalog v delovnem zvezku (DZ 27 –33 ) lahko izračunamo tudi masni delež

ogljika v CO2, CO in H2CO3.

Kolikšen delež mase dušikove(V) kisline HNO3 predstavlja dušik?

Kolikšen je masni delež v odstotkih preostalih elementov v tej kislini?

Katera od spojin vsebuje večji masni delež ogljika, CO2 ali H2CO3?


RAČUNANJE V KEMIJI

79

Koliko molov? cilji Učenci: spoznajo, da v kemiji računamo z masami in z moli;

znajo iz mase snovi izračunati množino snovi;

znajo iz množine snovi izračunati maso snovi.


Na vrsti je tisti del kemije, ki je običajno najbolj zoprn: računanje z masami in z mno-žinami. Zato ga predstavimo z igro oziroma sproščeno, na primer s kuhinjskim re-ceptom za piškote. V receptu so navedene mase posameznih sestavin, naša naloga pa je, da te mase preračunamo v mole, oziroma da napišemo recept s »kemijskimi« količinami.

Za dosego tega cilja imamo dve možnosti: ena je, da se učenci na pamet naučijo enač-bo n =

mM , druga pa je sklepanje oziroma sklepni račun.

V učbeniku (str. 88) je kot zgled prikazan način, kako iz mase sladkorja izračunamo množino sladkorja. Najprej izračunamo molsko maso za sladkor. Molska masa ima enoto g/mol: to pomeni, koliko gramov tehta en mol neke snovi. To spoznanje ozi-roma ta stavek je že osnova za prvo vrstico sklepnega računa, ki vedno vsebuje že znane količine. V drugi vrstici sklepnega računa pa je tisto, po čemer sprašujemo: to je množina v molih, če poznamo maso, ali pa masa, če poznamo množino. Rezultat dobimo tako, da križno pomnožimo in izrazimo neznanko. Pri računanju pazimo na enote, saj se nekatere pokrajšajo.

V sklepnem računu se skriva tudi zgoraj omenjena enačba.

Pokažimo to na primeru vode: molska masa vode je 18,0 g/mol. Koliko molov je 90 g H2O?

1 mol H2O 18,0 g H2O

x mol H2O 90,0 g H2O

x · 18,0 g = 90,0 g · 1 mol

x = 90 g · 1 mol

18,0 g = mM = 5,00 mol

1M

x je tukaj število molov oziroma množina (n). Iz zapisa sledi tudi enačba, ki pove, da množino izračunamo tako, da maso snovi delimo z njeno molsko maso: n =

mM . Sklep-

ni račun in to enačbo lahko poljubno obračamo: maso na primer izračunamo tako, da množino snovi pomnožimo z molsko maso.

Rešimo naloge (DZ 34 –42 ). Pri nalogi 42 imamo namesto trdne snovi raztopino.

Mimogrede lahko ponovimo, kaj so raztopina, topilo in topljenec.

Če poznamo število molov, lahko vedno izračunamo, koliko delcev (atomov, mole-kul …) je v tej množini snovi. Vsak mol snovi vsebuje namreč 6,02 · 1023 delcev, in to je prva vrstica v sklepnem računu. Za katerokoli množino snovi lahko potem izra-čunamo, koliko je tam atomov. Tudi enačba N = n · NA sledi iz sklepnega računa, po-dobno kot pri prejšnjem zgledu. Skupaj z učenci izračunamo nekaj primerov; poda-mo mase različnih snovi, na primer 20 g oglja, 100 g sladkorja, 80 g H2O itd., in jih


80

preračunamo v mole. Potem lahko izračunamo še število atomov (oglje) ali molekul (sladkor, voda) v snovi.

Na koncu lahko omenjene enačbe predstavimo še v obliki trikotnika, kjer je na stra-nicah predstavljena matematična operacija, ki jo moramo izvesti, da preračunamo eno količino v drugo. Takšna vizualna predstava je za nekatere učence gotovo lažja (učbenik, str. 89).

m

: M · MNA

n N

Rešimo lahko še zahtevnejše naloge (DZ 43 –45 ). Pri teh gre za poglobljeno upo-

rabo navedenih ugotovitev oziroma enačb, ki bo utrdila razumevanje pojmov mol in molska masa.

Kako iz množine v molih izračunamo maso snovi?

Koliko molov ogljika je v vreči oglja za žar, ki vsebuje 5 kg oglja?

Koliko molov molekul vode je v pollitrski steklenici z vodo?

Koliko molekul vode je v pollitrski steklenici z vodo?

· NA


RAČUNANJE V KEMIJI

81

Mol v kemijski reakciji cilj Učenci: spoznajo zakon o ohranitvi mase.


V tem delu bomo spoznali zakon o ohranitvi mase, ki je eden temeljnih zakonov v naravi. Ta zakon pravi, da lahko snov spremeni obliko, ne more pa se ustvariti ne izničiti (podobno kot pravi zakon o ohranitvi energije). Za snovi, ki reagirajo pri neki kemijski reakciji, to pomeni, da se njihova skupna masa ne spremeni, čeprav nastanejo pri reakciji kemijsko drugačne snovi oziroma spojine.

Pri razlagi te snovi je najboljše, da naredimo poskus. Reakcija med raztopino bakro-vega sulfata in natrijevega karbonata (učbenik, str. 91) je zelo primerna za ilustracijo: je preprosta za izvedbo, poteče hitro, nastane »bogata« bela oborina, ki je jasen do-kaz za potek kemijske reakcije. Oborina je v resnici zmes karbonatov in hidroksidov, tako da je enačba za reakcijo v učbeniku le poenostavljen zapis dogajanja. Vse raz-topine pripravimo tako, da v 100 ml vode raztopimo čajno žličko posamezne soli. Reakcijo izvedemo na tehtnici po opisanem postopku v učbeniku. Masa snovi se med potekom reakcije ne spremeni, čeprav nastajajo nove spojine. To je dokaz, da velja zakon o ohranitvi mase.

Drugi možen poskus je reakcija med magneyijevim sulfatom MgSO4 in natrijevim karbonatom Na2CO3. MgSO4 lahko kupimo v vrt nih trgovinah kot »grenko sol« ali »Epsomovo sol«. Uporablja se namreč za dognojevanje iglavcev. Zapišemo poenostav-ljeno enačbo za to reakcijo:

MgSO4(aq) + Na2CO3(aq) → MgCO3(s) + Na2SO4(aq)

Nastanek oborine magnezijevega karbonata je dokaz, da je reakcija potekla. Zave-dati se moramo, da se pri reakciji s karbonati vedno pojavi tudi kakšen posamezen mehurček ogljikovega dioksida; to naj nas ne preseneti, pomembno je, da tehtnica še vedno kaže enako. Namen je torej dosežen.

Kot dodaten poskus lahko naredimo še reakcijo, pri kateri se razvijajo plini. Nastale pline moramo prestreči, da bo tehtanje reaktantov in produktov korektno. Lahko nare dimo reakcijo med sodo bikarbono NaHCO3, ki jo kupimo v trgovini in se upo-rablja za vzhajanje testa, in poljubnim trgovskim izdelkom, ki vsebuje citronsko kisli-no C6H8O7, na primer kakšnim čistilom za stranišče. Plinske produkte bomo » lovili« v balon, poskus pa bomo izvajali na tehtnici. Reakcijo lahko izvedemo preprosto tudi v plastični vrečki na zadrgo (ziplock).

Za ta poskus potrebujemo nekaj mililitrov kateregakoli čistila s citronsko kislino (npr. čistila za straniščno školjko Frosch) in 1 g sode bikarbone, epruveto, balonček, merilni valj in 100-mililitrsko čašo.

V merilni valj odmerimo 5 ml čistila. Stehtamo 1 g sode bikarbone in jo nasujemo v epru veto. Epruveto postavimo v čašo in vse skupaj z merilnim valjem postavimo na tehtnico. Na sodo bikarbono zlijemo čistilo iz merilnega valja. Na epruveto čim hi-treje nataknemo balon, ki ga pritrdimo z gumico, in odčitamo maso. To je masa na začetku poskusa. Med poskusom nastaja ogljikov dioksid CO2, zato se balonček napi-huje. Po približno 10 minutah je poskusa konec. Masa snovi se med potekom reakcije ne spremeni, ker smo ulovili tudi plinaste produkte. Med procesom se temperatura zniža, kar obču timo kot hladno, če epruveto primemo v roke.

Enačbo za reakcijo poenostavljeno zapišemo takole:

C6H8O7(aq) + 3 NaHCO3(s) → 3 CO2(g) + 3 H2O(l) + Na3C6H5O7(aq)


82

Seveda lahko pri tem procesu potečejo še druge reakcije, ker so v čistilih poleg ci-tronske kisline še druge snovi. Zgornji zapis je poenostavljen in velja le za glavno reakcijo, ki največ prispeva h kemijski spremembi. Poleg tega je reakcija ionska, ven-dar zapisa ne bomo dodatno zapletali.

Ker celoten poskus izvajamo na tehtnici in merimo maso med reakcijo, ugotovimo, da se ta ne spreminja – velja zakon o ohranitvi mase. Podoben poskus lahko nare-dimo tudi z drugimi čistili, ki vsebujejo kisline.

S sposobnejšimi učenci lahko poskus še nadgradimo. Ta poskus je primeren tudi za ilustracijo pojma »prebitek« v kemiji. Pri reakciji z navedenimi količinami ostane na-mreč nekaj sode bikarbone, ki ni zreagirala, na dnu epruvete – rečemo, da je v pre-bitku. Če kasneje nanjo nalijemo še 10 ml čistila oziroma citronske kisline, zreagira tudi ta soda bikarbona, saj je sedaj v prebitku čistilo oziroma citronska kislina. O do-gajanju lahko razmislimo skupaj z učenci.

Rešimo naloge (DZ 46 –50 ). Vse obravnavajo zakon o ohranitvi mase. Vse lahko

rešimo na enostaven način, če upoštevamo, da so mase reaktantov in produktov enake.

Kaj pove zakon o ohranitvi mase?

Ali lahko iz enega kilograma reaktantov nastaneta pri kemijski reakciji dva kilograma produktov?

cilji Učenci: spoznajo pojem mol v povezavi s kemijsko reakcijo;

spoznajo osnove kvantitativnih odnosov pri kemijskih reakcijah;

spoznajo uporabo kemijskih enačb za določitev množinskih razmerij.


V tem poglavju bomo spoznali, kaj vse nam pove zapis enačbe za kemijsko reakcijo. Na začetku naredimo poskus z železno oziroma jekleno volno (učbenik, str. 92). Pazimo, da vzamemo dovolj volne, da je sprememba mase merljivo velika. Jeklena volna iz trgovine je včasih prevlečena s posebno plastjo, ki jo ščiti pred korozijo, kar lahko oteži naš poskus. To plast lahko odstranimo z namakanjem v kisu. Plamen pri segrevanju ne sme biti prevroč, ker bo volna drugače zagorela. Reakcija je primer oksidacije, enačba zanjo je enostavna.

Učence opozorimo, kaj nam pove urejena enačba za reakcijo. Pove nam, koliko in kateri atomi zreagirajo pri reakciji ter koliko in katere snovi nastanejo pri reakciji. Razmišljamo lahko takole: če zreagirajo štirje atomi železa s tremi molekulami kisika, to pomeni, da zreagira na primer štiri tisoč atomov železa s tri tisoč molekulami ki-sika in tako naprej. Štirje milijoni atomov železa zreagirajo s tremi milijoni molekul kisika. 4 · 6,02·1023 atomov železa zreagira s 3 · 6,02·1023 molekulami kisika.

Povezava med submikroskopskim in makroskopskim svetom je Avogadrovo število: urejena enačba nam potem hkrati pove tudi, koliko molov snovi reagira med sabo.

Naredimo analizo reakcije (učbenik, str. 93). Z računom najprej preverimo, ali tudi za to reakcijo velja zakon o ohranitvi mase. Enačbo naj učenci tudi preberejo, najprej z moli, potem pa z masami. To jim bo pomagalo pri računanju različnih količin iz urejene kemijske enačbe. Pri tem ponovno uporabimo sklepanje oziroma sklepni račun, pri čemer razmišljamo takole: če štirje moli železa reagirajo s tremi moli kisika in dobimo pri tem dva mola diželezovega trioksida, koliko molov tega oksida na-stane iz petih molov železa? Po že znani zvezi lahko potem iz množine izračunamo maso in tako naprej. Urejena kemijska enačba torej omogoča natančen izračun mno-žin in mas vseh snovi, ki v reakciji sodelujejo. Takšno sklepanje oziroma sklepni račun ni nič drugega kot tale vsakdanji zgled: če stane kilogram jabolk 1 evro, koliko stanejo potem trije kilogrami? Na ta način lahko učencem zelo olajšamo delo.


83

Ilustrirajmo vse povedano še na primeru reakcije sinteze žveplovega dioksida SO2. Zapišimo enačbo in naredimo analizo reakcije.

S(s) + O2(g) → SO2(g)1 atom 1 molekula 1 molekula1 mol 1 mol 1 molM = 32,1 g/mol M = 32,0 g/mol M = 64,1 g/mol

⇓ ⇓ ⇓m = 32,1 g m = 32,0 g m = 64,1 g

Kaj lahko sklepamo?

1. Iz zgornje analize vidimo, da je vsota mas produktov, ki pri reakciji nastanejo, enaka vsoti mas reaktantov (zakon o ohranitvi mase).

2. Žveplo in kisik se spajata v razmerju mas 32,1 g : 32,0 g oziroma zaokroženo 1 : 1. Če bi reakcijo začeli z na primer 60 g žvepla, bi to reagiralo s 60 g kisika, nastalo bi 120 g plina SO2.

3. Razmerje med številom atomov žvepla in kisika v spojini je 1 : 2. Formula spojine je zato SO2.

4. Pri oksidaciji enega mola žvepla dobimo en mol SO2, pri čemer se porabi en mol kisika. Pri oksidaciji na primer 5 molov žvepla bi torej dobili 5 molov SO2, za kar bi potrebovali 5 molov kisika. Množino SO2 izračunamo s sklepnim računom:

1 mol S 1 mol SO2

5 mol S x

x = 5 mol S · 1 mol SO2

1 mol S = 5 mol SO2

Iz 5 mol žvepla nastane 5 mol SO2.

Podobno lahko kvantiziramo nekatere enačbe za reakcije, ki smo jih zapisali v prejš-njih poglavjih.

Rešimo naloge v delovnem zvezku (DZ 51 –61 ). Pri nekaterih nalogah je treba nare-

diti analizo reakcije. Če naredimo analizo z masami v gramih, se moramo zavedati, da iste številke veljajo tudi za zapis mase v kilogramih ali v tonah. Z grami računamo v laboratoriju, s kilogrami ali tonami pa operirajo kemijski inženirji v tovarnah.

Naloga 56 se nanaša na reakcijo med sodo bikarbono in citronsko kislino, ki smo jo naredili za ilustracijo zakona o ohranitvi mase in ga tukaj samo še malo poglobimo.

Pri nalogah 60 in 61 so reaktanti pri reakcijah pogonska sredstva za avtomobile in sta zato ilustraciji računov, s katerimi se ukvarjajo inženirji v avtomobilskih tovarnah.

Z reševanjem izbranih primerov se učenci naučijo »branja« kemijskih reakcij in osnov-nega računanja.

Za konec pa še dodatni predlog za poskus.

Stehtamo nekaj koščkov marmorja in jih položimo v petrijevko. Nanje nalijemo kis in počakamo nekaj dni, da kis izhlapi. Na površini marmorja nastajajo lepi kristali kalcijevega acetata. Po poskusu ponovno stehtamo koščke marmorja. Masa se za ma-lenkost spremeni, ker nastane na površini marmorja nova spojina. Zapišemo enačbo za reakcijo:

CaCO3(s) + 2 CH3COOH(l) → Ca(CH3COO)2(s) + H2O(l) + CO2(g)

Lahko naredimo analizo reakcije. Poskus lahko uporabimo tudi za ilustracijo zakona o ohranitvi mase.

Kaj vse povedo številke v urejeni enačbi za kemijsko reakcijo?


RAČUNANJE V KEMIJI

84

Naloge1 Relativna atomska masa atoma nekega elementa je 27,0 krat večja od

112 mase atoma

12 6 C. Za kateri element gre?

A helij

B kalij

C aluminij

Č kobalt

Rešitev: C

2 Dopolni tabelo.

Ime elementa Simbol Ar

F

39,1

Mn

kripton

Ag

201

Rešitev:

Ime elementa Simbol Ar

fluor F 19,0

kalij K 39,1

mangan Mn 54,9

kripton Kr 83,8

srebro Ag 108

živo srebro Hg 201

3 K masi atoma največ prispevajo protoni in nevtroni v njegovem jedru. Vrstno število atoma natrija je 11, njegova relativna atomska masa pa 23,0. Obkroži napačno trditev.

A V jedru tega atoma je enajst protonov.

B V jedru atomov natrija je več nevtronov kot protonov.

C Masno število natrija je 15.

Č V elektronski ovojnici tega atoma je enajst elektronov.

Rešitev: C


85

4 Dopolni tabelo in odgovori na vprašanja.

Atom Vrstno število Ar

Be 4

Mg 12

Ca 20

a) Koliko protonov je v jedru atoma magnezija?

b) Kateri od teh atomov ima največ nevtronov v jedru?

c) V kateri skupini periodnega sistema so ti atomi?

č) Koliko lupin je v elektronski ovojnici atoma kalcija?

Rešitev:

Atom Vrstno število Ar

Be 4 9,01

Mg 12 24,30

Ca 20 40,10

a) 12

b) kalcij

c) V II. skupini.

č) 4

5 Nekatere od elementov najdemo v naravi tudi v obliki plinskih molekul. Za eno od takšnih molekul je bilo ugotovljeno, da je njena masa 28,0 krat večja od

112 mase

atoma 12 6 C (ta plin sestavlja 4/5 našega ozračja). Katera molekula je to?

A O2

B H2

C N2

Č Nobena od teh.

Rešitev: C

6 Koliko atomov vodika je v eni molekuli vode H2O?

Rešitev: 2

7 Beton, ki so mu dodali malo kalcijevega klorida CaCl2, se hitreje strdi in je bolj odpo-ren na nizke temperature. Včasih dodajo v ta namen tudi aluminijev klorid AlCl3. Določi relativni molekulski masi za obe spojini. Katera spojina je težja?

Rešitev: aluminijev klorid AlCl3

8 Dopolni stavke.

Avogadrovo število NA nam pove, da je v enem molu katerekoli snovi

delcev. 1 mol bakra vsebuje 6,02 · 1023 atomov bakra,

1 mol železa pa atomov . V enem molu vode

je molekul vode.

Rešitev: 6,02 · 1023, 6,02 · 1023, železa, 6,02 · 1023

9 Koliko atomov cinka je v enem molu cinka?

Rešitev: 6,02 · 1023


86

10 Molsko maso elementov določimo tako, da relativni atomski masi pripišemo enoto g/mol. Relativna atomska masa aluminija je 27,0. Koliko znaša molska masa alu-minija?

A 27,0 m/s

B 27,0 ml/min

C 27,0 g/mol

Č 30 g/mol

Rešitev: C

11 Označi pravilne trditve.

a) Molska masa je masa enega mola delcev snovi.

b) V enem molu ogljika je 6,02 · 1023 atomov ogljika.

c) V enem molu magnezija je več atomov kot v enem molu ogljika.

č) V dveh molih ogljika je 12,0 · 1023 atomov ogljika.

d) Masa atoma magnezija je enaka masi atoma ogljika.

e) 6,02 · 1023 atomov ogljika tehta 12,0 g.

f) 1 mol atomov magnezija tehta 16,0 g.

g) Molska masa magnezija je 24,3 g/mol.

Rešitev: a, b, č, e, g

12 Katera trditev ne velja za vodo?

a) En mol molekul vode vsebuje dva mola atomov vodika.

b) Dva mola molekul vode vsebujeta dva mola atomov kisika.

c) En mol molekul vode vsebuje en mol atomov kisika.

č) Dva mola molekul vode vsebujeta šest molov atomov vodika.

Rešitev: č

13 Relativna molekulska masa dušika N2 je 28,0. Koliko je njegova molska masa?

A 28,0

B 28,0 g/mol

C 20,0 g/mol

Č 6,02 · 1023

Rešitev: B

14 1 mol ogljikovega dioksida vsebuje 6,02 · 1023 molekul CO2. Vsaka molekula ogljiko-vega dioksida vsebuje dva atoma kisika in en atom ogljika. Koliko atomov kisika je v enem molu molekul CO2?

A 6,02 · 1023

B 12,0 · 1023

C 18,1 · 1023

Č 24,1 · 1023

Rešitev: B

15 Navedene so trditve v zvezi z metanom. Katera je napačna?

A 1 mol metana CH4 tehta 16,0 g.

B 6,02 · 1023 molekul metana tehta 12,0 g.

C 6,02 · 1023 molekul metana tehta 16,0 g.

Č Molska masa metana je 16,0 g/mol.

Rešitev: B


87

16 V razredu je 60 % deklic in 40 % dečkov. Kolikšno je število deklic in dečkov v raz-redu, če je vseh skupaj 25? Izračunaj tudi številski delež obeh.

Rešitev: V razredu je 15 deklic in 10 dečkov.

Delež deklic je 0,6, delež dečkov pa 0,4.

17 Izračunaj masne deleže elementov v fosforjevi kislini H3PO4.

Rešitev: w(H) = 0,031, w(P) =0,316, w(O) = 0,653

18 V nekem alkanu je glede na maso 83,2 % ogljika in 16,8 % vodika. Katera je pravilna formula te spojine? Poimenuj jo.

a) CH4

b) C2H2

c) C5H12

č) C3H8

Rešitev: C, pentan

19 En mol helija tehta 4,00 g. Kolikšna množina helija (v molih) tehta 8,00 g?

A 1 mol

B 1,5 mol

C 2 mol

Č 2,5 mol

Rešitev: C

20 Natrijev karbonat Na2CO3 se uporablja za čiščenje kuhinjskih površin. Pri čiščenju smo ga uporabili 40 g. Koliko molov te spojine smo uporabili?

Rešitev: 0,37 mol

20 Pacienti zaužijejo suspenzijo barijevega sulfata BaSO4 pred rentgensko preiskavo pre bavil. Barij zadrži rentgenske žarke, nastale sence na posnetkih pa pomagajo zdravniku pri postavljanju diagnoze. Koliko tehta pol mola BaSO4?

A 100 g

B 117 g

C 155 g

Č 234 g

Rešitev: B

22 Kolikšna je masa ene polovice mola vsake od naslednjih spojin: H2O, HBr, CH3COOH in H3PO4?

Rešitev: masa ene polovice mola

H2O: 9 g

HBr: 40,2 g

CH3COOH: 30 g

H3PO4: 49 g

23 Koliko molov vode je 30,1 · 1023 molekul vode?

Rešitev: 5 molov


88

24 Uredi naslednje enačbe reakcij in na črte napiši manjkajoče mase reaktantov in produktov:

a) Ca(s) + 2 H2O(l) = Ca(OH)2(aq) + H2(g)

40,1 kg 36,0 kg kg 2,02 kg

b) Mg(s) + CuO(s) = MgO(s) + Cu(s)

24,3 g 79,6 g g 63,6 g

c) AgNO3(aq) + NaCl(aq) = AgCl(s) + NaNO3(aq)

170 g 58,5 g 143 g g

Rešitve: a) 74,08

b) 40,3

c) 85,5

25 Nekatere vrste premoga vsebujejo tudi precej žvepla. Pri sežigu takšnega premoga poteče med ostalimi tudi reakcija oksidacije žvepla s kisikom iz zraka, pri čemer nastane plin žveplov dioksid. Reakcija je ena od odgovornih za nastanek »kislega dežja«. Napiši urejeno enačbo za to reakcijo in izračunaj, koliko molov žveplovega dioksida bi nastalo iz 3 mol žvepla.

Rešitev: S + O2 → SO2 ; 3 mol

26 Pri gorenju magnezija s kisikom iz zraka nastane bel magnezijev oksid. Reakcija gorenja je eksotermna reakcija, ker se pri njej sprošča toplota. Napiši urejeno enačbo za to reakcijo in odgovori na vprašanja.

a) Koliko molov magnezijevega oksida nastane iz enega mola magnezija?

b) Koliko gramov magnezijevega oksida bi nastalo iz 24,3 g magnezija?

c) Koliko gramov kisika potrebujemo za to reakcijo? Ker velja zakon o ohranitvi mase, lahko to maso izračunaš tudi tako, da od mase magnezijevega oksida odšte-ješ maso magnezija.

(Poskus Gorenje magnezija si lahko ogledaš na zgoščenki za 8. razred v mapi »Posku-si«, v podmapi »6. Elementi v periodnem sistemu«).

Rešitev: 2 Mg + O2 → 2 MgO

a) 1 mol

b) 40,6 g

c) 16 g

27 V laboratoriju smo izvedli reakcijo med 13,9 g litija in 10,0 g ogljika. Pri tej reakciji nastane litijev karbid Li4C. Koliko gramov ogljika ni reagiralo?

A 2 g

B 4 g

C 6 g

Č 8 g

Rešitev: B


89


90


Polimeri Učbenik � 95–108


poglavja v učbeniku Kaj so polimeri?Lastnosti polimerovUporaba polimerov

Znanstveniki ocenjujejo starost Zemlje na 4,5 mili-jarde let, najstarejše kamenine na Zemlji pa izvira-jo izpred 3,9 milijarde let. Ne bomo se dosti zmo-tili, če trdimo, da so anorganski polimeri, kot so glina, sljude in lojevec, stari nekaj milijard let. Po-goj za nastanek organskih polimerov (DNK, belja-kovine, celuloza, škrob) pa je bila ustrezna biosfe-ra, ki naj bi nastala s kondenzacijo vodne pare pred nekako 4,4 milijarde let. V teh praoceanih so se pojavile prve oblike življenja, termofilne bak-terije in modrozelene alge, že pred 3,5 do 4 mili-jardami let. Prava eksplozija življenja se je zgodila pred 600 milijoni let, ko je nastalo v atmosferi že toliko ozona, da se je življenje iz oceanov lahko varno selilo na zemeljsko površino. Vendar če da-nes govorimo o polimerih, največkrat ne mislimo na te naravne, več milijard ali vsaj milijonov let stare oblike polimerov, temveč na sintetične poli-mere, ki smo jih začeli v velikih količinah proizva-jati in uporabljati v petdesetih letih 20. stoletja.

Kaj so polimeri? Besedo, ki je grškega izvora in pomeni sestavljen iz več delov, je prvi uporabil Jöns Jackob von Berzelius (1779–1848). Polimeri so spojine, sestavljene iz velikega števila enakih ali različnih strukturnih enot, monomerov. Te so med seboj povezane z enakimi vrstami vezi. Poli-meri pogosto tvorijo velike strukture, podobne verigi ali gosti mreži.

Prvi so polimere uporabljali že stari Maji. Iz narav-nega kavčuka so izdelovali žoge za posebne obre-dne igre. V 19. stoletju je ameriški izumitelj John Wesley Hyatt (1837–1920) odkril polsintetični na-domestek za slonovino, celulojd, ki ga je dobil s kemijsko obdelavo nitroceluloze. Nanj nas spomi-nja veriga luksuznih hotelov z njegovim imenom. Šele odkritje najlona (Wallace Hume Carothes, 1930), ki so ga leta 1937 začeli uporabljati za izde-lavo ženskih nogavic, pa je pokazalo, da lahko ra-ziskovalno delo prinese tudi velik finančni uspeh. Komercialni uspeh najlonk je na široko odprl vra-ta sintetičnim polimerom. Trideseta in štirideseta leta 20. stoletja tako pomenijo zlato dobo sintetič-nih polimerov. V tem obdobju se je začela velika industrijska proizvodnja poli(vinil) klorida (PVC), polietilena, poliuretana, teflona, poliestrov in sin-

tetične gume, ki so prinesli pravo revolucijo na področju novih vlaken, sintetičnih premazov, bele tehnike ter industrije pakiranja, izolacijskih ma-terialov in avtomobilskih plaščev. Ker se mnogi polimeri pri segrevanju zmehčajo, so jih po ime-no va li plastika. Beseda je grškega izvora in v do-besednem prevodu pomeni »sposoben mehča-nja«. Vendar moramo vedeti, da vsa plastika sodi med polimere, ne smemo pa trditi, da so vsi poli-meri plastika. Pomembni polimeri so tudi elasto-meri, vlakna in tekoči kristali.

Danes proizvodnja sintetičnih polimerov prese-ga združeno svetovno proizvodnjo aluminija, ba-kra in jekla. Hkrati z vse večjo proizvodnjo in uporabo polimerov pa se kopičijo tudi težave z odstranjevanjem odpadnih polimernih izdelkov. Velik komercialni uspeh sintetičnih polimerov je posledica njihove nizke cene, hitre proizvodnje ter kemijske in fizikalne odpornosti proti sta ranju ter napadu mikroorganizmov. Vendar je ravno od pornost polimerov proti delovanju mikroorga-nizmov vzrok za težave pri predelavi odpadnih polimernih izdelkov. Prvo generacijo komercial-nih delno biorazgradljivih polimerov so razvili že v osemdesetih letih prejšnjega stoletja. V devetde-setih letih so začeli razvijati drugo generacijo, naj-prej na osnovi škroba in polihidroksibutirata-vale-rata, pozneje pa na osnovi poliestrov polimlečne kisline in alifatsko/aromatskih kopolimerov, ki se zlahka biorazgradijo. Ključni problem novih poli-mernih materialov je njihova cena, saj so še ve-dno izredno dragi v primerjavi s polimeri, ki naj bi jih nadomestili. Tako danes predvsem iščemo cenovno ugodne rešitve za zmanjšanje vpliva pro-izvodnje polimerov na okolje ter širimo področja uporabe z razvijanjem vedno novih polimerov in polimernih izdelkov.

Razvoj na področju polimerov gre v smeri »inteli-gentnih« polimerov, ki spreminjajo svoje lastnosti pod vplivom majhnih fizikalnih, kemijskih ali bio-loških dražljajev iz okolice.

Nastopajo v različnih oblikah kot raztopine, po-vršinski premazi ali trdne snovi. Uporabljajo jih v me dicini, elektroniki in elektrotehniki, optiki,

05 polimeri.indd 9005 polimeri.indd 90 7/6/2007 10:25:04 AM7/6/2007 10:25:04 AM

91

v živilski industriji, farmaciji, jedrski tehniki, teks-tilni industriji in še kje. Iz teh materialov priprav-ljajo umetna tkiva, dele organov, kosti in umetne žile. Sintetični polimeri imajo tako še veliko pri-hodnost, le znati jo moramo pravilno izkoristiti in smotrno usmerjati, predvsem pa nenehno pre-uče vati njihove prednosti in pomanjkljivosti.

V uvodu najprej razložimo izvor besede polimer. Opredelimo naravne in sintetične polimere ter po svetimo nekaj časa zgodovinskemu pregledu razvoja sintetičnih polimerov. Pri tem spoznamo pomembno gospodarsko vlogo polimerov. Sledi eksperimentalni del, v katerem predstavimo na zgle du sinteze najlona eno od poti sinteze poli-merov ter hkrati tudi vizualiziramo pojem makro-molekule – dolga nit najlona. Na osnovi po skusov učenci preučujejo lastnosti polimerov: odpornost proti kislinam, bazam in organskim topilom ter temperaturi, sposobnost vezave vode. Vpliv zgrad-be polimera na lastnosti pokažemo s poskusom zamreževanja poli(vinil) alkohola. Pogovorimo se o razlikah med elastomeri in plastiko ter pred-stavimo delitev polimerov na sintetične in narav-ne. V nadaljevanju na osnovi razgovora oprede-limo uporabo elastomerov, plastike in vlaken ter

poglavje zaokrožimo z razgovorom o vplivih poli-merov na okolje. Pri tem učence ozavestimo o po-trebi po ločenem zbiranju odpadkov doma, saj tako znatno olajšamo recikliranje polimerov.

V delovnem zvezku je v poglavju o polimerih pre-cej poskusov in nalog, ki so vezane na poskuse, predstavljene na zgoščenki. Vse to so le predlogi, ki jih učitelj izbira glede na opremo, dostopne kemikalije, čas, ki je namenjen temi, in ne nazad-nje interes učencev. Nikakor ni mišljeno, da bi morali izvesti vse te poskuse. Priporočamo izved-bo tistih poskusov, ki so opisani v učbeniku, saj ti smiselno uvedejo temo in so izhodišče za razlago novih pojmov. Poskuse na zgoščenki naj bi pra-viloma učenci gledali doma ter ob učbeniku in delovnem zvezku tako ponavljali in utrjevali učno snov. Če nimamo ustreznih reagentov in potreb-ščin za izvedbo poskusa, je lahko poskus na zgo-ščenki nadomestilo »živega« poskusa. Pri tem pa se moramo zavedati, da posnetki poskusov ni-kakor ne smejo nadomestiti samostojnega dela učen cev in učiteljevih demonstracij. Kemija je eks perimentalna veda, brez izvajanja poskusov izgubi svoj smisel, saj je sama teorija pogosto pre-več dolgočasna, da bi lahko učence motivirala.

cilji iz učnega načrta Učenci: spoznajo naravne in sintezne polimere*;

na osnovi eksperimentov spoznajo ključne lastnosti polimerov in sklepajo o njihovi uporabni vrednosti;

z uporabo modelov in slikovnih prikazov sklepajo na velikost molekul in razvijejo razumevanje pojma makromolekula**;

spoznajo glavne predstavnike sinteznih polimerov in razumejo podobnost v strukturi med naravnimi in sinteznimi polimeri;

spoznajo pomen polimerov za razvijanje novih materialov v vsakdanjem življenju;

spoznajo vplive uporabe polimerov na okolje in spoznajo potrebo po recikliranju polimerov in ustrezne možnosti.

Naštetim ciljem smo za boljše osmišljanje pojmov in njihovo povezovanje z življenjem dodali še nekaj ciljev.Učenci spoznajo:

razvoj sinteznih polimerov in njihov gospodarski pomen;

na zgledu sinteze najlona kondenzacijsko polimerizacijo, kot eno od možnih poti priprave polimerov;

na zgledu vlečenja najlonske niti nazorno predstavimo pojem makromolekule.

** Cilj smo delno že realizirali (Kisikove organske spojine: škrob, celuloza; Dušikove organske spojine: beljakovine).

** Cilj smo delno že realizirali (Snov je iz delcev).


92

ključni pojmi


Kaj so polimeri?

Pogled v zgodovino polimerov

celulojd, bakelit;poliamidi: najlon, kevlar;inteligentni polimeri

Kako pridobivamo polimere?

polimerizacija, monomer, polimer;poliamidi, poliestri, polikarbonati, vinilni polimeri

Lastnosti polimerov

poli(vinil) alkohol, zamreževanje

Vrste polimerov naravni in sintetični polimeri;elastomeri, plastika

Uporaba polimerov

Elastomeri kavčuk, guma

Plastika polieten

Vlakna kevlar, najlon, pametna vlakna

Polimeri in okolje biorazgradljivost;recikliranje;označevanje polimerov

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

Priporočamo ogled naslednjih spletnih strani, vezanih na polimere:

The Macrogalleria, http://pslc.ws/mactest/maindir.htmPolymers, http://matse1.mse.uiuc.edu/polymers/polymers.htmlVirtual Textbook, http://plc.cwru.edu/tutorial/enhanced/main.htmPolymers, http://www.cem.msu.edu/~reusch/VirtTxtJml/polymers.htm(primerno za poglabljanje znanja učiteljev)Polymers » A Property Database«, http://www.polymersdatabase.com/(baza podatkov o lastnostih polimerov; zlasti priporočljiva za učitelja)Inteligentni polimeri http://www.specialchem4polymers.com/2456/eng/article.aspx?id=2002


POLIMERI

93

Kaj so polimeri? cilji Učenci: spoznajo izvor in pomen besede polimer;

spoznajo, da se pri načrtovanju novih sinteznih polimerov kemiki učijo od narave, ki ponuja vrsto organskih in anorganskih polimerov;

spoznajo ključne mejnike zgodovinskega razvoja sinteznih polimerov;

na osnovi poskusa spoznajo kondenzacijo kot eno od poti priprave polimerov iz monomerov;

razlikujejo med kondenzacijskimi in vinilnimi polimeri.


Skupaj z učenci najprej preberemo uvodno misel poglavja o polimerih. Vprašamo učence, kaj pričakujejo, da bodo odkrili pri obravnavanju polimerov. Čaka jih veliko novih spoznanj, eksperimentalnega dela, sklepanja, iskanja odgovorov na vedno nova vprašanja. Kje so meje odkrivanja novih polimerov? So »človeški« nadomestni deli le plod znanstvene fantastike ali bomo nekoč lahko obolele organe in tkiva nado-meščali s sintetičnimi, ki jih bo organizem sprejel brez zavračanja?

Uvodnemu razmišljanju sledi predstavitev izvora in pomena besede polimer (učbe-nik, str. 96). Nikar ne prezrimo zgodovinskega pregleda polimerov, saj je poučen in kaže tako na soodvisnost znanosti in gospodarstva kakor tudi na neuničljivo željo znanstvenikov po odkrivanju novega (učbenik, str. 97, 98).

Pridobivanje polimerov najprej demonstriramo s poskusom »Sinteza najlona« (učbe-nik, str. 99). Ob poskusu razložimo pojme monomer, polimerizacija, kondenzacija in polimer. Za kondenzacijsko polimerizacijo potrebujemo dva različna monomera, ki morata imeti po dve reaktivni funkcionalni skupini, da se lahko povezujeta v makro-molekulo polimera. Pri najlonu sta to adipildiklorid (zelo reaktiven derivat adipin-ske kisline) ter heksan-1,6-diamin. Prednost poskusa je v tem, da reakcija poteče pri sobni temperaturi. Produkt (najlon) nastaja na meji vodne in organske faze in ga lahko z malo spretnosti s pinceto vlečemo iz reakcijske zmesi. Če nimamo ustreznih reagentov, si poskus skupaj z učenci lahko ogledamo na zgoščenki. Na zgoščenki je tudi animacija sinteze najlona na ravni delcev. Na simbolni zapis reakcije (učbenik, str. 99) učence samo opozorimo in poudarimo le obe funkcionalni skupini, izha-janje molekule vodikovega klorida ter nastajanje peptidne vezi. Peptidno vez pove-žemo z zgradbo beljakovin. Učence vprašamo, ali se spomnijo, kako so aminokisline povezane v makromolekulah beljakovin.

V nadaljevanju izvedemo poskus »Priprava poliestra« (DZ 5 ). Poliester lahko vliva-

mo v različne kalupe (te lahko izdelajo učenci iz gline) in tako pripravimo najrazlič-nejše izdelke. Tudi v tem primeru poteče kondenzacija. Karboksilni skupini ftalne kisline reagirata s hidroksilnimi skupinami propan-1,2-3-triola (glicerola), izstopijo molekule vode, monomeri pa se povežejo z estrsko vezjo (–COO–) v poliester. Za poskus ne uporabimo ftalne kisline, temveč njen bolj reaktivni derivat, ftalanhidrid (tega učencem ne razlagamo).

Po eksperimentalnem delu si ogledamo tabeli (učbenik, str. 100, 101) in razložimo razliko med kondenzacijskimi polimeri, ki smo jih pripravili v šoli, in vinilnimi poli-meri, ki jih ne moremo enostavno pripraviti v šolskem laboratoriju. Učenci naj bodo pozorni na to, da imajo vsi monomeri v tabeli (učbenik, str. 101) dvojne vezi. Sesta-vimo tudi nekaj modelov vinilnih monomerov, na primer propen, vinilklorid. Dvojne


94

vezi se pri polimerizaciji prekinejo in tako se monomeri lahko povežejo z dru gimi monomeri v polimer z enojnimi vezmi.

Za nazoren prikaz povezovanja uporabimo »žive modele«. Šest učencev naj sestavi dvojice. Učenca v dvojici naj se primeta za obe roki tako, da bosta z obrazom obr-njena drug proti drugemu. Para rok predstavljata dvojno vez. Tri dvojice se premi-kajo po razredu in s tem ponazorijo gibanje monomerov. Nato dvojice razklenejo en par rok in se povežejo z drugo dvojico v četverico, ki se nato poveže še s tretjo dvo-jico v šesterico. Šesterica je zdaj povezana samo z eno roko, nastale so enojne vezi.

Naštej nekaj naravnih polimerov.

Razloži pomen besede polimer.

Zakaj je bilo treba slonovino nadomestiti s celulojdom?

Ali je najlon prvi povsem sintetični polimer?

Zakaj uporabljamo kevlar?

Kaj so inteligentni polimeri?

Kaj je monomer in kaj polimer?

Kaj je polikondenzacija?

Kakšno zgradbo morajo imeti monomeri, da lahko med njimi poteče kondenzacijska polimerizacija?

Opiši postopek sinteze najlona.

Kateremu naravnemu polimeru je strukturno soroden najlon? Zakaj?

Kakšne vezi med ogljikovimi atomi imajo v molekulah monomeri, iz katerih pripravljamo vinilne polimere?

Naštej nekaj vinilnih polimerov.


POLIMERI

95

Lastnosti polimerov cilji Učenci: na osnovi poskusov spoznajo, kako zgradba polimerov vpliva

na njihove lastnosti;

spoznajo razliko med plastiko, elastomeri in vlakni;

znajo razdeliti polimere na naravne in sintetične ter razlikujejo med kondenzacijskimi in vinilnimi polimeri.


Vpliv zgradbe na lastnosti polimerov predstavimo s poskusom »Zamreževanje poli-merov« (učbenik, str. 102). Poskus ima izredno motivacijsko moč in na enostaven način pokaže, kako se spremenijo lastnosti polimera, poli(vinil) alkohola (PVA), po zamreženju z boraksom. Poli(vinil) alkohol je v vodi topen vinilni polimer; če vodni raztopini PVA počasi dodajamo raztopino boraksa, ob mešanju izpade želatinasta, gnetljiva masa, ki jo lahko oblikujemo z rokami. Za večji vizualni učinek lahko pred zamreženjem vodni raztopini PVA dodamo nekaj jedilne barve. Tako lahko pripra-vimo različno obarvane mase. Učencem razložimo rezultat poskusa: boraks, ki ima vlogo zamreževala, poveže nitaste molekule PVA v mrežasto zgradbo, ki izpade v obliki želatine, saj so makromolekule, povezane v mrežo, težje gibljive. Potek zamre-ženja lahko ponazorimo z »živimi modeli« in pokažemo na zmanjšano gibljivost mre-žaste zgradbe (učbenik, str. 102).

Vplive kislin, baz in organskih topil na naravne in sintetične polimere učenci spozna-vajo s poskusom »Lastnosti plastičnih in papirnatih vrečk« (DZ

12 ). Prednost tega poskusa je, da ga lahko izvajajo vsi učenci, rezultate pa lahko opazujejo takoj, po enem tednu, dveh tednih ali celo po mesecu dni. S poskusom učenci tudi spoznajo prednosti in pomanjkljivosti uporabe papirnatih oziroma plastičnih vrečk v gospo-dinjstvu.

Vpliv toplote na polimere spoznavamo s poskusom »Vpliv toplote na lastnosti poli-merov« (DZ

13 ). Cilj tega poskusa je, da izkustveno uvede pojma termoset in termo-plast. Glede na razvrstitev pri poskusu uporabljenih polimerov učenci predlagajo postopek za recikliranje. Termoplastične polimere lahko s segrevanjem preobliku-jemo v nove izdelke, termosetov pa ne, lahko jih le zmeljemo in uporabimo kot raz-lična polnila.

Priporočamo tudi izvedbo poskusa »Nekateri polimeri lahko popijejo veliko vode« (DZ

15 ). Pri tem poskusu učenci spoznavajo lastnosti superabsorbentov, ki jih upo-rabljajo za izdelavo otroških pleničk, higienskih vložkov in sanitetnega materiala.

Če nimamo dovolj časa, da bi vsi učenci izvedli vse poskuse, lahko učence razdelimo v skupine. Vsaka skupina izvede enega od naštetih poskusov, pripravi plakat in o svo-jih spoznanjih poroča vsemu razredu. Za najbolj zagnane mlade kemike pa je v de-lovnem zvezku še predlog za raziskovalno nalogo o učinkih topil na plastične blistre (DZ

18 ).

Ob koncu poglavja z učenci preučimo še shemo delitve polimerov (učbenik, str. 104). Učenci lahko shemo prerišejo na večji kos papirja in jo nalepijo v učilnico.


96

Od česa so odvisne lastnosti polimerov?

Zakaj je poli(vinil) alkohol (PVA) dobro topen v vodi?

Kakšno zgradbo morajo imeti monomerne molekule, da lahko iz njih pripravljamo vinilne polimere?

Kako se spremenijo lastnosti poli(vinil) alkohola po zamreženju? Zakaj?

Kaj so to termoseti?

Kaj so termoplasti?

Kakšna je razlika med elastomeri, plastiko in vlakni?

V katero skupino polimerov uvrščamo naravno in sintetično gumo?

Ali je poli(vinil) klorid elastomer ali plastika? Je termoset ali termoplast? Razloži svojo odločitev.

Navedi primer naravnega in primer sintetičnega poliamida.

Kakšne plastične vrečke lahko uporabljamo za odlaganje gospodinjskih odpadkov?

Kako dosežemo veliko vpojnost otroških pleničk?


POLIMERI

97

Uporaba polimerov cilji Učenci: spoznajo razlike v uporabi elastomerov, plastike in vlaken;

spoznajo pomen kod za označevanje polimerov;

spoznajo negativne učinke polimerov na okolje;

seznanijo se z možnostmi recikliranja polimerov.


Pri obravnavi te teme lahko učenci aktivno sodelujejo. V šolo naj prinesejo različne izdelke iz polimerov, ki jih najdejo doma. Izdelke najprej skupaj razvrstimo na ela-stomere, plastiko in vlakna ter se ob tem pogovorimo o njihovi uporabi, kar poveže-mo z zgradbo makromolekul (učbenik, str. 105, 106). Razgovor o uporabi polimerov navežemo na probleme, vezane na intenzivno uporabo polimerov, zlasti plastike, ter nakažemo nove smernice razvoja biorazgradljivih plastičnih izdelkov. Učence nato povabimo na »potep« po navideznih trgovinah na spletni strani The Macrogalleria, http://pslc.ws/mactest/maindir.htm. Z učenci se sprehodimo po prvem nivoju splet-ne strani, »Polymers are everywhere« (Polimeri so povsod), ki je primerna za raven znanja osnovnošolcev. Obiščemo različne trgovine, na primer trgovino z oblačili, elektroniko, športnimi izdelki, optiko in podobno, in si ogledamo izdelke iz poli-merov. S klikom miške na podčrtane besede dobimo tudi podatke o zgradbi in last-nostih izbranega polimera. Spletna stran ima vključene tudi aktivne 3D modele poli-mernih makromolekul (za ogled modelov moramo imeti na računalniku aktiviran program Chime). Po ogledu spletne strani spodbudimo učence k pripravi plakata, na katerem naj predstavijo povezavo med uporabo polimernega izdelka in zgradbo polimerne makromolekule, na primer bombažne nogavice in zgradbo celuloze, za-ščitni jopič iz kevlarja in zgradbo makromolekule, polietilensko vrečko in zgradbo makromolekule.

Kaj so to biorazgradljivi polimeri? Ali je celuloza biorazgradljiva? Ali je poli(vinil) klorid biorazgradljiv?

Za kaj doma uporabljate izdelke, ki ste jih prinesli v šolo?

Kakšne lastnosti mora imeti plastična posodica, da lahko v njej hranimo hrano?

V katerih posodah iz plastike lahko tudi pečete?

Kakšne lastnosti morajo imeti vaše kavbojke, da se v njih dobro počutite?

Kako se lahko zaščitijo gasilci pred izredno vročino, ki se razvije ob požarih?

Zakaj so očala iz polikarbonatov tako priljubljena, čeprav so draga?

Naštej nekaj izdelkov iz naravnih in sintetičnih polimerov, ki jih dobimo na policah trgovin z oblačili.

Iz katerega polimera je izolacijski material, ki mora prenesti visoke temperature?

Iz katerega polimera je izdelano ohišje drage akustične kitare?


POLIMERI

98

Naloge1 V katero skupino polimerov uvrščamo beljakovine?

A med poliestre

B med poliamide

C med vinilne polimere

Č med polikarbonate

Rešitev: B

2 Zakaj je kevlar primeren za izdelavo zaščitnih jopičev in oblek za gasilce?

Izberi ustrezno kombinacijo odgovorov.

A Ker se pri segrevanju zmehča.

B Ker je netopen v organskih topilih.

C Ker je obstojen pri visokih temperaturah.

Č Ker je zelo trden.

D Ker je biorazgradljiv.

Rešitev: C

3 Katera trditev je pravilna?

A Vsi polimeri so plastika.

B Plastika je le ena od vrst polimerov.

C Najbolj razširjen polimer je poli(vinil) klorid.

Č Plezalne vrvi izdelujejo iz polietilena nizke gostote.

Rešitev: B

4 Kaj so vinilni polimeri?

A Polimeri, ki jih sintetizirajo z reakcijo polikondenzacije.

B Polimeri, ki jih sintetizirajo iz monomerov z nizko molsko maso.

C Polimeri, ki jih sintetizirajo iz monomerov z dvojnimi ali trojnimi vezmi.

Č Polimeri, ki imajo elastične lastnosti.

Rešitev: C

5 Polieten visoke gostote je:

A poliester

B poliamid

C vinilni polimer

Č polieter

Rešitev: C

6 Glukozne enote so v makromolekuli celuloze povezane z:

A amidno vezjo

B estrsko vezjo

C etrsko vezjo

Č dvojnimi vezmi

Rešitev: C


99

7 Katera vez je estrska? Katera vez je amidna? Katera vez je etrska?

A –CONH–

B –COO–

C –O–

Č –NH–

Rešitev:B: estrska, A: amidna, C: etrska

8 Kateri polimeri bodo dali pozitivno biuretsko reakcijo?

a klobčič svile

b krpica iz najlona

c košček poli(vinil) klorida

č košček polietilenske vrečke

d košček polistirenskega lončka

Rešitev: a, b

9 Zakaj morajo biti izdelki iz polimerov označeni s posebno kodo?

A Da vemo, iz katerih makromolekul so zgrajeni.

B Da se lažje odločimo za nakup izdelka.

C Da znamo pravilno ravnati pri odlaganju takega izdelka.

Č Da lahko pravilno razporedimo izdelke po policah.

Rešitev: C

10 Bakelit je primer termoseta. Kakšne lastnosti imajo termoseti?

a Pri segrevanju se zmehčajo.

b Odporni so proti delovanju kislin in baz.

c Dobro prevajajo električni tok.

č Pri segrevanju se ne zmehčajo.

Rešitev: b, č


100


Seznam reagentov, uporabljenih pri poskusih

Snov/kemikalija Molekulska formula »R« in »S« stavki

adipilklorid v cikloheksanu R: 34S: 26-36/37/39-45R: 11-38-50/53-65-67S: 9-16-25-33-60-61-62

alanin, 5 % vodna raztopina /

amonijak, 5 % vodna raztopina NH3 R: 36/37/38S: 2-26

amonijak, koncentriran NH3 R: 10–23–34–50S: 9–16–26–36/37/39–45–61

anhidrid ftalne kisline R: 22-37/38-41-42/43S: 23.3-24/25-26-37/39-46

apnica R: 41S: 22–24–26–39

aspirin R: 22-36/37/38S: 26

bakrov sulfat, vodna raztopina CuSO4 R: 51/53S: 61

bela moka /

bencin R: 11–51/53–65S: 9–16–23–24–33–43.5–57–60–62

boraks, 4 % vodna raztopina R: /S: 22-24/25

borova smola (kolofonija)

brom (2 % raztopina v diklorometanu)

Br R: 26–35S: 7/9–26

bromovica R: 45S: 53.1-45

butan-1-ol R: 10-22-37/38-41-67S: 13-26-37/39-46-7/9

čistilo za pečice

črna moka

dušikova kislina, koncentrirana HNO3 R: 35S: 23-26-36-45

etanojska kislina, 5 % vodna raztopina

CH3COOH R: 34S: 23-26-45

etanojska kislina, koncentrirana CH3COOH R: 10-35S: 23-26-45

etanol (vodna raztopina) C2H5OH R: 11S: (2)–9–16

06 seznam kemikalij.indd 10006 seznam kemikalij.indd 100 7/6/2007 10:25:40 AM7/6/2007 10:25:40 AM

101


Fehlingov reagent R: 51/53S: 60R: 35S: 26-36/37/39-45

fenolftalein R: 10

fiziološka raztopina

fruktoza /

glicin, vodna raztopina NH2CH2COOH /

glukoza C6H12O6 /

heksan C6H14 R: 11–38–48/20–51/53–62–65–67S: 9–16–29–33–36/37–61–62

heksan-1,6-diamin v natrijevem hidroksidu

NH2(CH2)6NH2 R: 21/22-34-37S: 22-26-36/37/39-45R: 36/38S: 26

heksen C6H12 R: 11S: 9–16–23–29–33

jabolčni sok, sveže stisnjen /

jedilno olje /

jod, razredčena vodna raztopina I2 R: 36/37/38S: 26-36

jod, raztopljen v vodni raztopini kalijevega jodida KI

I2 R: 36/37/38S: 26-36

kalcijev hidroksid Ca(OH)2 R: 41S: 22–24–26–39

kalcijev karbonat (kreda) CaCO3 /

kalijev dikromat(VI), vodna raztopina K2Cr2O7 R: 49–46–8–E21–E25–E26–37/38––41–43–50/53

S: 53–45–60–61

kalijev nitrat KNO3 R: 8S: /

kamilični čaj /

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

krompir

kuhinjska sol /

kvas


102


limonov sok

magnezij, trak Mg R: 11–45S: 7/8–43

malinovec

maščobe

metanol CH3OH R: 11-23/24/25-39/23/24/25S: 7-16-36/37-45

metilensko modro R: 22-41S: 26-39

milnica

mivka

mleko

modra galica, raztopina CuSO4 R: 51/53S: 61

natrij Na R: 14/15–34S: 5–8–43–45

natrijev acetat NaCH3COO R: /S: 22-24/25

natrijev hidrogenkarbonat, vodna raztopina

NaHCO3 /

natrijev hidroksid, vodna raztopina NaOH R: 34S: 26–37/39–45

natrijev karbonat, raztopina Na2CO3 R: 36S: 22-26

natrijev klorid NaCl /

natrijev klorid, 5 % vodna raztopina NaCl /

natrijev silikat, vodna raztopina (vodno steklo – vodna raztopina natrijeve soli silicijeve kisline)

Na4SiO4 R: 38-41S: 26-39

oglje C /

etan-1,2-diojska kislina (oksalna kislina)

COOH–COOH R: 21/22S: 24/25

olja

pecilni prašek

poli(vinil)klorid, 4 % vodna raztopina ?

propan-1, 2, 3-triol (glicerol) CH2OHCHOHCH2OH /

propan-1-ol CH3(CH2)2OH R: 11-41-67S: 7-16-24-26-39

propan-2-ol CH3CHOHCH3 R: 11-36-67S: 7-16-24/25-26

propanon CH3COCH3 R: 11-36-66-67S: 9-16-26

rdeče barvilo


103


ribje olje

ricinusovo olje

saharoza, raztopina C12H22O11 /

salicilna kislina R: 22-41S: 26-39

sečnina NH2CONH2 /

serin, 5 % vodna raztopina CH2OHCHNH2COOH /

svinčev nitrat, 5 % raztopina Pb(NO3)2 R: 61-8-20/22.1-33-50/53-62S: 53.1-45-60-61

škrob /

triklorometan CHCl3 R: 22-38-40-48/20/22S: 36/37

univerzalni indikator R: 11S: 7-16

vodikov peroksid H2O2 R: 36–38S: (1/2)–3–28–36/39–45

zobna krema

železo (železna volna) Fe R: 11

žveplo, trak S R: 11S: 16-26

žveplova kislina, koncentrirana H2SO4 R: 35S: 26-30-45


Perio

dni sistem

elemento

v


moja%20prva%20kemija2 prirocnik%20za%20ucitelje modrijan

Documents