Είναι γεγονός ότι αυτό που ονομάζουμε μέθοδο διδασκαλίας είναι μια προσωπική υπόθεση και θα ήταν αφελές ή πολύ φιλόδοξο να πιστεύει κανείς ότι μπορεί

Transcript

1 3 Είναι γεγονός ότι αυτό που ονομάζουμε μέθοδο διδασκαλίας είναι μια προσωπική υπόθεση και θα ήταν αφελές ή πολύ φιλόδοξο να πιστεύει κανείς ότι μπορεί αυτή να περιγραφεί με λίγες γραμμές. Κάθε συνάδελφος μπορεί να παρουσιάζει το μάθημα με τον δικό του τρόπο χρησιμοποιώντας εκείνες τις μαθησιακές τεχνικές οι οποίες φαίνονται πιο πρόσφορες στο συγκεκριμένο μαθητικό ακροατήριο. Εκείνο που φιλοδοξεί το βιβλίο του καθηγητή είναι να δώσει ένα minimum εφοδίων, ώστε το διδακτικό αποτέλεσμα να γίνεται σχεδόν ανεξάρτητο των συνθηκών εφαρμογής. Ας μην ξεχνάμε ότι σε μια ολοκληρωμένη παρουσίαση του μαθήματος της χημείας η θέση του καθηγητή είναι πολύ σύνθετη: Διδασκαλία από έδρας, πειράματα στο εργαστήριο, πληροφορίες από το διαδίκτυο, τα περιοδικά, την τηλεόραση και τα εξωσχολικά βιβλίαβοηθήματα, δοκιμασία (test) αξιολόγησης των μαθητών. Επιπλέον, η διδασκαλία από έδρας έχει μετατραπεί πολλές φορές, και ορθώς κατά τη γνώμη μας, σε μια συζήτηση με την τάξη την οποία ο καθηγητής καλείται να διευθύνει. Έτσι, με τις κατάλληλες ερωτήσεις προκαλείται το ενδιαφέρον, ενώ παράλληλα αξιολογείται η συμμετοχή του κάθε μαθητή (συμμετοχική μορφή διδασκαλίας, όπου ουσιαστικά υλοποιείται η μαιευτική Σωκρατική μέθοδο διδασκαλίας). Ένα ολοκληρωμένο λοιπόν μάθημα του παραπάνω τύπου δεν πρέπει να αφήνεται στην τύχη του, αλλά να σχεδιάζεται με προσοχή ανά διδακτική ώρα. Χωρίς κατάλληλη προετοιμασία πολύτιμος διδακτικός χρόνος μπορεί να χαθεί. Το βιβλίο του καθηγητή προσπαθεί να δώσει κάποια βοήθεια προς την κατεύθυνση αυτή. Για παράδειγμα οι διαφάνειες που το συνοδεύουν μπορούν να αποδειχθούν πολύτιμο ε- ποπτικό εργαλείο. Έπειτα οι βιβλιογραφικές παραπομπές που δίνονται ανά διδακτική ενότητα μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για περαιτέρω διερεύνηση ενός θέματος. Βέβαια ένας καθηγητής πρέπει πάντα να είναι έτοιμος για το απρόοπτο. Όσο καλά και να έχει προετοιμάσει το μάθημά του μπορεί να χρειαστεί να ξεφύγει από τις τυποποιημένες διδακτικές του φόρμες.

2 4 Μαθητές τους οποίους ο ίδιος προέτρεψε να αναζητούν ολοένα και περισσότερες πληροφορίες από άλλες πηγές, μπορεί να του ανατρέψουν το πρόγραμμα που ετοίμασε. Τέτοιες παρεκβάσεις, που είναι καμιά φορά χρονοβόρες, χωρίς να αποθαρρύνονται πρέπει να ελέγχονται και κρατούνται σε λογικά όρια. Θεωρούμε αυτονόητο να σας πούμε ότι η οποιαδήποτε παρατήρηση ή υπόδειξη σας είναι ευπρόσδεχτη, καθώς θα αποτελέσει τη βάση για την οποιαδήποτε βελτίωση του βιβλίου μας. Σας ευχόμαστε καλή και αποδοτική χρονιά. Οι συγγραφείς

3 7

4 8

5 , - -. '. -,., -,,, -.,.. -., ( ). -,,,.. -,.,,. -, -, -., -,,,,. - -,. -

6 10,, ( ). - -,. -.,. «-» -.,,,..,, ,. -,,. :, -. -,

7 :,,,., -. :,. -,.., - :. ( ).,.... www-

8 12 (internet), -,. ( o, overhead) -...,,. -,, -.,, (5) : 1. ( ) -.,,.. -., ,,.

9 ,,.,.,,. - -,,. -.., ,,. -,,., ,,, -,. ' -, -.

10 14 4.,

11 15.,, -,.,.,,,.,,,. -, -, - (internet) -.,.,,,. ( - ). - ( ).,. :, -,. -..,,,,,.

12 16,,,,, ,,,,,, -,,.,, -,, -. -,., -, -, -.,, - (..,.).,, -,, , -.,,.,.

13 , -.., -,., - -. ( ),..., - :, -,..,. -,, - -,.. - -,, - -.

14 18,..,,., -,. - :, -, -. ( www-), ( - ).,., -, -. -,,.

15 ,,, ,. -,, -., ;,, ;, ; -.

16 20. : - '.. -, -.. «..,,»... -.,, -, ,. -, (,, ) - -.., -

17 21, , -, -. ; ,, -., -, -, -,,. - -,. :

18 , - -simulation ,

19 23,,,, ,.. -,. -.,, ,, -.,, -,, «-». -.,,,..

20 24 1. Bransford J.D, Brown A.L. and.cocking R.R editors How People Learn. Brain, Mind, Experience and School, National Academy press, Washington D.C., Teacher' s guide I and II. Nuffield Advanced Science. The Nuffield Foundation, Penguin Books, Brown D., Using examples to remediate misconception in Physics, Journal of Research in Science Teaching 29 (1992) Leonard G, Dufresne R.J and Mestre J.P., Using qualitative problem-solving strategies to highlight the role of conceptual knowledge in solving problems, American Journal of Physics, 64Q (1996) Sokolof D.R. and Thornton R.K., Using interactive lecture demonstrations to create an active learning environment, The Physics Teacher 35 (1997) Lagowski,J.J. J. Chem. Educ. 1 (1990), Schauble, L.R., Glaser R., Duschl, R., Schulze, S. and John J.,.. Students understanding of the objectives and procedures of experimentation in the science classroom, The journal of the Learning Science, 4 (1995)

21 25

22 27 1. ΔΙΑΜΟΡΙΑΚΕΣ ΔΥΝΑ- ΜΕΙΣ - ΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΥΛΗΣ - ΠΡΟΣΘΕ- ΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ

23 28

24 29 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 1 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.1α Διαμοριακές δυνάμεις - Μεταβολές καταστάσεων ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : Να περιγράφει τα διάφορα είδη διαμοριακών δυνάμεων και να αιτιολογεί με βάση αυτές ορισμένες χαρακτηριστικές ιδιότητες των καθαρών ουσιών π.χ. το υψηλό σημείο ζέσεως του νερού. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου (διδακτική ενότητα 2.3). Υποβάλλουμε ερωτήσεις π.χ. «Περιγράψετε τον τρόπο σύνδεσης των ιόντων σε ορισμένα στερεά, όπως στο NaCl ή Πώς συνδέονται δύο γειτονικά άτομα όταν κατέχουν από κοινού ένα ζευγάρι ηλεκτρονίων; ή Ποιες είναι οι σημαντικότερες διαφορές μεταξύ του ομοιοπολικού και ιοντικού δεσμού και μεταξύ των ομοιοπολικών και ιοντικών ενώσεων;», ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων. ΦΑΣΗ 2 Ζητάμε από τους μαθητές να μας περιγράψουν τα είδη των δεσμών που αναπτύσσονται στις ουσίες Η 2, HCl και NaCl, στηριζόμενοι στους ηλεκτρονιακούς τύπους αυτών. Παράλληλα εξηγούμε γιατί το NaCl είναι στερεό και γιατί το HCl έχει μεγαλύτερο σημείο βρασμού σε σχέση με το Η 2. Στη συνέχεια προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ και με βάση αυτή περιγράφουμε τα είδη των δεσμών μεταξύ μορίων ή ιόντων, δίνοντας σχετικά παραδείγματα για κάθε περίπτωση.

25 30 ΦΑΣΗ 3 Ζητάμε από τους μαθητές να γράψουν του ηλεκτρονιακούς τύπους του H 2 O και του H 2 S και τους ρωτάμε αν γνωρίζουν τη φυσική τους κατάσταση στις συνήθεις συνθήκες και με αφορμή τη συζήτηση που θα ακολουθήσει περιγράφουμε το δεσμό υδρογόνου. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ ΦΑΣΗ 4 Με παράδειγμα το νερό περιγράφουμε τις μεταβολές των φυσικών καταστάσεων, ενώ προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ Στη συνέχεια εξηγούμε τις διαφορές μεταξύ της αέριας, υγρής και στερεής κατάστασης και ερμηνεύουμε τους όρους εξαέρωση (εξάτμιση, βρασμός), υγροποίηση, τήξη, πήξη, εξάχνωση. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Aσκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγματα 1.1, 1.2 Ασκήσεις 1, 2, 3, 4. Aσκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 5, 17, 19, 20, 21, 22, 23.

26 31 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου. ΦΑΣΗ 2 Είδη χημικών δεσμών. Διαφάνεια Δ.1.1.1: Δεσμοί μεταξύ μορίων ή ιόντων. ΦΑΣΗ 3 Δεσμός υδρογόνου. Διαφάνεια Δ.1.1.2: Διαγραμματική απεικόνιση δεσμών υδρογόνου μεταξύ μορίων νερού. ΦΑΣΗ 4 Μεταβολές των φυσικών καταστάσεων της ύλης. Διαφάνεια Δ.1.1.3: Διαγραμματική απεικόνιση των τριών καταστάσεων της ύ- λης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Πρόγραμμα Σπουδών Χημείας Ενιαίου Λυκείου, Παιδαγωγικό Ινστιτούτο, Αθήνα Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Hill J. W., Petrucci R.H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag

27 32 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 2 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.1β Τάση ατμών Νόμος του Dalton ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τι είναι κορεσμένοι και τι ακόρεστοι ατμοί. Να ορίζει τι είναι η τάση ατμών και να αναφέρει από τι εξαρτάται. Να αναφέρει τι είναι σημείο βρασμού και τι σημείο τήξης. Να αναφέρει τι είναι μερική πίεση, να διατυπώνει και να εφαρμόζει το νόμο των μερικών πιέσεων του Dalton. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Προβληματίζουμε τους μαθητές με το εξής απλό πρόβλημα: Σε κενό κλειστό δοχείο και στη θερμοκρασία δωματίου εισάγουμε τρεις σταγόνες νερό, οπότε εξαερώνονται οι δύο, ενώ η τρίτη παραμένει ως υγρό. Στη συνέχεια ρωτάμε τους μαθητές τι θα συμβεί αν επαναλάβουμε το πείραμα εισάγοντας στο κενό δοχείο και στην ίδια θερμοκρασία 1) μια σταγόνα νερό 2) έξι σταγόνες νερό. ΦΑΣΗ 2 Με αφορμή τη συζήτηση που θα ακολουθήσει στο προηγούμενο ερώτημα, ορίζουμε τις έννοιες: α. ακόρεστοι ατμοί, β. κορεσμένοι ατμοί. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ , όπου απεικονίζεται η ισορροπία μεταξύ ενός υγρού και των ατμών του και στη συνέχεια ορίζουμε τι είναι τάση ατμών.

28 33 ΦΑΣΗ 3 Εξηγούμε με ένα απλό παράδειγμα ότι η τάση ατμών εξαρτάται από τη θερμοκρασία και κατόπιν αναφέρουμε τι είναι κανονικό σημείο βρασμού και τι κανονικό σημείο τήξης.. Στη συνέχεια επιλύουμε υποδειγματικά το παράδειγμα 1.3 που βρίσκεται στο βιβλίο του μαθητή. ΦΑΣΗ 4 Ξεκινάμε από την καταστατική εξίσωση. Υποβάλλουμε στους μαθητές τις ερωτήσεις: «Γράψετε την καταστατική εξίσωση των αερίων και να εξηγήσετε τα σύμβολα των μεγεθών. Σε ποιες μονάδες μετρούνται τα μεγέθη αυτά. Με ποιες προϋποθέσεις ισχύει η καταστατική εξίσωση των αερίων;», ώστε να γίνει σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου (διδακτική ενότητα 4.2) και να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων. ΦΑΣΗ 5 Εξηγούμε το νόμο των μερικών πιέσεων του Dalton. Τονίζουμε στους μαθητές ότι την εποχή του Dalton δεν ήταν γνωστή η καταστατική εξίσωση των αερίων και ο Dalton είχε οδηγηθεί στον ομώνυμο νόμο πειραματικά. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγματα 1.3, 1.4. Ασκήσεις 6, 7, 24, 25. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 26, 27, 29, 30, 33, 34.

29 34 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΦΑΣΗ 1 Εξάτμιση-υγροποίηση ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 2 Τάση ατμών Διαφάνεια Δ.1.1.4: Η τάση ατμών αναφέρεται στην κατάσταση ισορροπίας υγρού - ατμού. ΦΑΣΗ 3 Παράγοντες που επηρεάζουν την τιμή της τάσης ατμών ΦΑΣΗ 4 Καταστατική εξίσωση - σύνδεση με την ύλη της Α Λυκείου. ΦΑΣΗ 5 Νόμος μερικών πιέσεων του Dalton Διαφάνεια Δ.1.1.5: Διαγραμματική απεικόνιση του νόμου του Dalton ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag

30 35 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 3 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.2α. Προσθετικές ιδιότητες Νόμος Raoult ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να ορίζει τι είναι προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων και ποιες είναι αυτές. Να διατυπώνει το νόμο του Raoult και να εφαρμόζει αυτό σε αραιά μοριακά διαλύματα όταν η διαλυμένη ουσία δεν είναι πτητική. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Αναφέρουμε στους μαθητές ένα ή δύο παραδείγματα ιδιοτήτων διαλυμάτων που δεν είναι προσθετικές π.χ. γεύση, χρώμα και ζητάμε να μας αναφέρουν άλλα παραδείγματα, όπως είναι το ιξώδες και η επιφανειακή τάση. ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε στους μαθητές ότι υπάρχουν ιδιότητες διαλυμάτων που δεν εξαρτώνται από τη φύση της διαλυμένης ουσίας, αλλά μόνο από τον αριθμό των διαλυμένων σωματιδίων (μορίων ή ιόντων) που διαλύονται σε ορισμένη ποσότητα διαλύματος (ή διαλύτη). Οι ιδιότητες αυτές ονομάζονται προσθετικές και είναι η μείωση της τάσης ατμών του διαλύτη, η ανύψωση του σημείου βρασμού του διαλύτη, η ταπείνωση του σημείου πήξης του διαλύτη και η ωσμωτική πίεση του διαλύματος.

31 36 ΦΑΣΗ 3 Διατυπώνουμε το νόμο του Raoult και επισημαίνουμε τις προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες ο νόμος ισχύει στη μορφή που έχει δοθεί (αραιά μοριακά διαλύματα με διαλυμένη ουσία μη πτητική). Ζητάμε από τους μαθητές να εφαρμόσουν το νόμο σε διάφορα άλλα διαλύματα πχ. σε διαλύματα που περιέχουν περισσότερες από μία πτητικές διαλυμένες ουσίες ή σε ιοντικά διαλύματα. Δίνουμε τον ορισμό του γραμμομοριακού κλάσματος και εξηγούμε πως από την % w/w περιεκτικότητα ενός διαλύματος και τις σχετικές μοριακές μάζες διαλύτη και διαλυμένης ουσίας μπορούμε να βρούμε το γραμμομοριακό κλάσμα του διαλύτη και της διαλυμένης ουσίας στο διάλυμα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά την άσκηση- παράδειγμα 1.6, επισημαίνοντας τα σημεία τα οποία πρέπει να προσέχει ο μαθητής κατά την επίλυση των σχετικών ασκήσεων π.χ. μετατροπές μονάδων, ορθή αντικατάσταση των μεγεθών στους τύπους. Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές να επεξεργαστούν την εφαρμογή του παραδείγματος 1.6. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 9, 10, 35, 38. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 36, 37, 39, 40,43, 44.

32 37 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Μη προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων ΦΑΣΗ 2 Προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων ΦΑΣΗ 3 Νόμος Raoult Διαφάνεια Δ.1.2.1: Η παρουσία μη πτητικής ουσίας μειώνει την τάση ατμών του διαλύτη ΦΑΣΗ 4 Επίλυση σχετικών ασκήσεων ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Lister T., Renshaw J., «Understanding Chemistry for Advanced Level», Stanley Thornes, 1995, pag

33 38 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 4 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.2β Ανύψωση του σημείου ζέσεως και ταπείνωση του σημείου πήξεως ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να εξηγεί γιατί τα διαλύματα μη πτητικών ουσιών βράζουν σε μεγαλύτερη θερμοκρασία από το σημείο βρασμού του καθαρού διαλύτη και να υπολογίζει την αύξηση αυτή στο σημείο βρασμού από το σχετικό τύπο. Να αναφέρει ότι αντίστοιχα με την αύξηση του σημείου βρασμού έχουμε ελάττωση στο σημείο πήξης του διαλύματος και να επισημαίνει ότι ειδικά στην περίπτωση αυτή δεν είναι απαραίτητο η διαλυμένη ουσία να είναι μη πτητική. Να προσδιορίζει τη σχετική μοριακή μάζα μιας διαλυμένης ουσίας χρησιμοποιώντας τους τύπους της ζεσεοσκοπίας και κρυοσκοπίας. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Καλό είναι να ξεκινήσουμε το μάθημα δίνοντας στους μαθητές την άσκηση 45 που βρίσκεται στο βιβλίο του μαθητή στο αντίστοιχο κεφάλαιο και να ζητήσουμε απ αυτούς να απαντήσουν στα 3 ερωτήματα. Με αφορμή τη συζήτηση που θα ακολουθήσει εξηγούμε τον τύπο ΔΤ b = K b m και ξεκαθαρίζουμε με ποιες προϋποθέσεις ισχύει αυτός.

34 39 ΦΑΣΗ 2 Αναφέρουμε τον αντίστοιχο τύπο για την ελάττωση του σημείου πήξεως, Τ f = K f m και ξεκαθαρίζουμε τις προϋποθέσεις κάτω από τις οποίες ισχύει η εξίσωση. Δε θίγουμε όμως το θέμα της γραφικής παράστασης (μεταβολή της τάσης ατμών του διαλύτη ε- νός διαλύματος σε συνάρτηση με τη θερμοκρασία) που είναι αρκετά δύσληπτο στους μαθητές. ΦΑΣΗ 3 Εφαρμόζουμε τους προηγούμενους τύπους σε ασκήσεις υπολογισμού της σχετικής μοριακής μάζας Τέλος, αναφέρουμε και άλλες εφαρμογές της ταπείνωσης του σημείου πήξης (π.χ. αντιπηκτικά). Στο σημείο αυτό προβάλλουμε διαφάνεια στην οποία απεικονίζεται διαγραμματικά διάταξη για τον προσδιορισμό του σημείου πήξεως ενός υγρού (διαφάνεια Δ.1.2.2). ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 1.6, 11, 12, 45, 46. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 47, 48, 49, 50, 51, 53.

35 40 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Προσδιορισμός της ανύψωσης του σημείου ζέσεωςζεσεοσκοπία ΦΑΣΗ 2 Ταπείνωση του σημείου πήξεως- κρυοσκοπία ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές της ανύψωσης του σ.ζ. και της ταπείνωσης του σ.π. Διαφάνεια Δ.1.2.2: Διάταξη για τον προσδιορισμό του σημείου πήξεως ενός υγρού. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag

36 41 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 5 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες 1.2γ Ώσμωση και Ωσμωτική πίεση ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : Να περιγράφει το φαινόμενο της ώσμωσης και να ορίζει τι είναι ωσμωτική πίεση. Να εξηγεί τι είναι αντίστροφη ώσμωση και να περιγράφει την ε- φαρμογή της στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού. Να υπολογίζει την ωσμωτική πίεση διαλύματος με βάση το σχετικό νόμο και να προσδιορίζει τη σχετική μοριακή μάζα μιας διαλυμένης ουσίας με βάση το νόμο αυτό. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Αφού εξηγήσουμε στους μαθητές τι είναι ημιπερατή μεμβράνη περιγράφουμε το φαινόμενο της ώσμωσης και ορίζουμε τι είναι ώσμωση. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τις σχετικές διαφάνειες Δ και Δ ΦΑΣΗ 2 Ορίζουμε τι είναι την ωσμωτική πίεση και εξηγούμε ότι είναι μια προσθετική ιδιότητα. Στη συνέχεια διατυπώνουμε το νόμο ΠV=nRT και ξεκαθαρίζουμε κάτω από ποιες προϋποθέσεις ισχύει. Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα που στηρίζονται στον παραπάνω νόμο, ενώ επισημαίνουμε τι είναι ωσμωμετρία. Εξηγούμε ότι αντίστροφη ώσμωση έχουμε όταν ασκούμε πίεση στο διάλυμα, που διαχωρίζεται με ημιπερατή μεμβράνη από το καθαρό διαλύτη του, μεγαλύτερη από την ωσμωτική του πίεση.

37 42 ΦΑΣΗ 3 Αναφέρουμε την εφαρμογή της αντίστροφης ώσμωσης στην αφαλάτωση του θαλασσινού νερού (προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια Δ.1.2.5), καθώς και τη σημασία της ώσμωσης στη βιολογία. ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά σχετικά προβλήματα, δίνοντας έμφαση στον προσδιορισμό της τιμής μιας προσθετικής ιδιότητας αν γνωρίζουμε την τιμή μιας άλλης (άσκηση 72). ΣΧΟΛΙΑ - ΠΑΡΑΤΗΡΗΣΕΙΣ Για τη επίλύση των προβλημάτων της φάσης 4 και γενικότερα των προβλημάτων αυτού του κεφαλαίου, εξηγούμε στους μαθητές τα παρακάτω σχήμα: ΔΤ b K b molality ρ Molarity T Π Κ f ΔΤ f Τονίζουμε ότι οι μαθητές δε χρειάζεται να αποστηθίσουν το σχήμα αυτό, αλλά να κατανοήσουν τη σημασία του. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 1.7, 57, 58, 59, 60, 72. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 61, 62, 63, 64, 65, 67, 78.

38 43 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΦΑΣΗ 1 Το φαινόμενο της ώσμωσης ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ Διαφάνεια Δ.1.2.3: Ημιπερατή μεμβράνη. Διαφάνεια Δ.1.2.4: Διαγραμματική απεικόνιση φαινομένου ώσμωσης. ΦΑΣΗ 2 Ώσμωτική πίεση. Ορισμόςνόμος ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές ώσμωσης και αντίστροφης ώσμωσης Διαφάνεια Δ.1.2.5: Διάταξη για την αφαλάτωση του νερού. ΦΑΣΗ 4 Επίλυση ασκήσεων ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag

39 44 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 6 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Διαμοριακές δυνάμεις - Καταστάσεις της ύλης - Προσθετικές ιδιότητες Test αξιολόγησης στο κεφάλαιο 1 Κριτήριο αξιολόγησης Αντικείμενο εξέτασης: Διαμοριακές δυνάμεις - καταστάσεις της ύλης προσθετικές ιδιότητες διαλυμάτων. Διάρκεια εξέτασης : 45 min ΒΑΘΜΟΛΟΓΗΣΗ: Σύνολο μονάδων 20. ΘΕΜΑ ΜΟΝΑΔΕΣ 1Α 2,5 1Β 2,5 1C 2,5 1D 2, ΘΕΜΑ 1 A. Κατατάξτε τα επόμενα σώματα με σειρά αυξανόμενου σημείου ζέσεως και ερμηνεύσετε τη σειρά αυτή με βάση τις διαμοριακές δυνάμεις που αναπτύσσονται σε κάθε περίπτωση. α. Χλώριο Cl 2 β. Χλωριούχο κάλιο KCl γ. Υδροβρώμιο HBr δ. Υδροφθόριο HF B. Σε δοχείο περιέχονται 2 mol αερίου Β και εισάγουμε 2 mol αερίου Α τα οποία ασκούν μερική πίεση P A = 4,1 atm σε Τα = 800 Κ. Ο όγκος του δοχείου είναι: α. 16 L β. 32 L γ. 48 L δ. 64 L

40 45 C. Υδατικό διάλυμα γλυκόζης με molality 0,6 m στους 30 C έχει την ίδια τάση ατμών στους 30 C με: α. Διάλυμα ουρίας 0,6 m β. Διάλυμα φρουκτόζης 0,6 m γ. Διάλυμα ζάχαρης 0,6 m δ. Όλα τα προηγούμενα Δίνονται οι σχετικές μοριακές μάζες (M r ): γλυκόζης: 180, ουρίας: 60, φρουκτόζης: 180, ζάχαρης: 342. D. Ποιο από τα επόμενα υδατικά μοριακά διαλύματα έχει τη μεγαλύτερη ωσμωτική πίεση στους 27 C; α. Διάλυμα γλυκόζης (C 6 H 12 O 6 ) περιεκτικότητας 5% w/v β. Διάλυμα ουρίας (CH 4 Ν 2 Ο) περιεκτικότητας 5% w/v γ. Διάλυμα ζάχαρης (C 12 H 22 O 11 ) περιεκτικότητας 5%w/v ΘΕΜΑ 2 Η τάση ατμών του βενζολίου (C 6 H 6 ) στους 10 C είναι P ο =130 mmhg. Διαλύουμε σε 100 g βενζολίου, 10 g ουσίας Α μη πτητικής και σχηματίζεται μοριακό διάλυμα, το οποίο στους 10 C έχει τάση ατμών ίση με 120 mmhg. Ποιο είναι το Μ r της Α; ΘΕΜΑ 3 34 g μίγματος 2 ουσιών Α με σχετική μοριακή μάζα Μ rα =100 και Β με σχετική μοριακή μάζα Μ rβ =80 διαλύονται στο νερό και δημιουργούν μοριακό διάλυμα όγκου 1 L που έχει ωσμωτική πίεση στους 27 C ίση με 9,84 atm. Ποια ειναι η σύσταση του μίγματος;

41 46

42 47 2. ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ

43 48

44 49 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 7 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 2.1 Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. Εξώθερμες ενδόθερμες αντιδράσεις. Θερμότητα αντίδρασης ενθαλπία. ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει ποιο είναι το αντικείμενο της μελέτης της θερμοχημείας και να ταξινομεί τις αντιδράσεις σε εξώθερμες και ενδόθερμες, Να ορίζει τι είναι ενθαλπία αντίδρασης και να εξηγεί τους παράγοντες που την επηρεάζουν. Να αναφέρει ποια είναι η πρότυπη κατάσταση στη θερμοχημεία. Να ορίζει τι είναι πρότυπη ενθαλπία καύσης (ΔΗ C ), σχηματισμού (ΔΗ f ), εξουδετέρωσης (ΔΗ η ), δεσμού (ΔΗ Β ) και διάλυσης (ΔΗ sol ). Να συνδέει την τιμή της ενθαλπίας αντίδρασης με τις τιμές της ενθαλπίας σχηματισμού αντιδρώντων και προϊόντων, καθώς και τις τιμές της ενθαλπίας των δεσμών που σχηματίζονται και διασπόνται κατά την αντίδραση. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.4). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Ποιες αντιδράσεις ο- νομάζονται εξώθερμες και ποιες ενδόθερμες; Αναφέρετε σχετικά παραδείγματα. Σε τι διαφέρει η θερμότητα από τη θερμοκρασία;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων.

45 50 ΦΑΣΗ 2 Γράφουμε μια εξώθερμη αντίδραση π.χ. την καύση του μεθανίου (το μεθάνιο αποτελεί το κύριο συστατικό του φυσικού αερίου και του βιοαερίου). Προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.2.1.1, ενώ εξηγούμε ότι το ποσό τη θερμότητας που ελευθερώνεται κατά την καύση του μεθανίου αποτελεί τη διαφορά του ενεργειακού περιεχομένου μεταξύ των αντιδρώντων και προϊόντων. ΦΑΣΗ 3 Τονίζουμε ότι η θερμότητα είναι ένα μέγεθος που μεταφέρεται και εξηγούμε ότι η διαφορά ενθαλπίας μεταξύ αντιδρώντων και προϊόντων ισούται με τη θερμότητα που απελευθερώνεται ή απορροφάται σε μία αντίδραση, όταν η πίεση μένει σταθερή. Δεν επιμένουμε στον αυστηρό ορισμό της ενθαλπίας, ενώ τονίζουμε ότι τα χημικά συστήματα δεν έχουν θερμότητα αλλά ενθαλπία, η οποία είναι σαν ένα ντεπόζιτο που περιέχει την ενέργεια του αντιδρώντος συστήματος. Το ντεπόζιτο αυτό αδειάζει στις εξώθερμες αντιδράσεις (ΔΗ<0) και γεμίζει στις ενδόθερμες (ΔΗ>0), όπως χαρακτηριστικά απεικονίζεται στη διαφάνεια Δ ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τι είναι ενθαλπία αντίδρασης και σε συνδυασμό με τον καθορισμό της πρότυπης κατάστασης, ορίζουμε τι είναι πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης. (ΔΗ ), καθώς και τι διάφορες μορφές αυτής (πρότυπη ενθαλπία καύσης, σχηματισμού κ.λ.π.). ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 11, 12, 13. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20.

46 51 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου. ΦΑΣΗ 2 Καύση μεθανίου. Διαφάνεια Δ.2.1.1: Διαγραμματική απεικόνιση της καύσης του μεθανίου. ΦΑΣΗ 3 Ενθαλπία-θερμότητα αντίδρασης. Διαφάνεια Δ.2.1.2: Διαγραμματική απεικόνιση ενδόθερμης και εξώθερμης αντίδρασης. ΦΑΣΗ 4 Πρότυπη ενθαλπία αντίδρασης, σχηματισμού, καύσης, εξουδετέρωσης, δεσμού. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

47 52 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 8 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 2.2α Θερμιδομετρία. ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τι είναι θερμιδομετρία Να περιγράφει τον τρόπο λειτουργίας του θερμιδόμετρου. Να εφαρμόζει την εξίσωση της θερμιδομετρίας. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την προηγούμενη διδακτική ώρα (διδακτική ενότητα 2.1: Μεταβολή ενέργειας κατά τις χημικές μεταβολές. Ε- ξώθερμες - ενδόθερμες αντιδράσεις. Θερμότητα αντίδρασης ενθαλπία. ). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Τι είναι πρότυπη κατάσταση στη θερμοχημεία; Πώς ορίζονται η πρότυπη ενθαλπία σχηματισμού, καύσης, εξουδετέρωσης, διάλυσης, δεσμού;) και επιλύονται μερικές από τις ασκήσεις που είχαν προταθεί για επίλυση στο σπίτι. Έτσι, μπορεί να γίνει εκτίμηση του βαθμού αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων από τους μαθητές. ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε τι είναι θερμιδομετρία Στη συνέχεια, περιγράφουμε το θερμιδόμετρο βόμβας τονίζοντας ότι με τη συσκευή αυτή προσδιορίζεται πειραματικά το ποσό της θερμότητας που εκλύεται ή απορροφάται σε μια χημική αντίδραση. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια Δ

48 53 ΦΑΣΗ 3 Συζητώντας με τους μαθητές καταλήγουμε στην εξίσωση της θερμιδομετρίας, όπου ορίζουμε την ειδική θερμοχωρητικότητα ουσίας, τη θερμοχωρητικότητα ουσίας και τη θερμοχωρητικότητα του οργάνου (θερμιδόμετρου). Εξηγούμε τη σημασία που έχει η τιμή της ειδικής θερμοχωρητικότητας στη συμπεριφορά μιας ουσίας και δίνουμε παραδείγματα ουσιών με τις αντίστοιχες τιμές της ειδικής θερμοχωρητικότητας. ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα που συνδυάζουν την αναγραφή θερμοχημικών εξισώσεων με την εφαρμογή του νόμου της θερμιδομετρίας π.χ. παράδειγμα 2.3. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 2.3, 23, 24. Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 25, 26, 27, 28.

49 54 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την προηγούμενη διδακτική ενότητα. ΦΑΣΗ 2 Θερμιδομετρία. Θερμιδόμετρο βόμβας. Διαφάνεια Δ.2.2.1: Διαγραμματική απεικόνιση του θερμιδόμετρου βόμβας. ΦΑΣΗ 3 Εξίσωση θερμιδομετρίας. ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση ασκήσεων θερμιδομετρίας. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

50 55 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 9 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Θερμοχημεία 2.2β Νόμοι θερμοχημείας ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει τους νόμους της θερμοχημείας (το νόμο Lavoisier Laplace και το νόμο του Hess). Να εφαρμόζει τους προηγούμενους νόμους, επιλύνοντας σχετικά προβλήματα. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Διατυπώνουμε το νόμο Lavoisier-Laplace, επισημαίνοντας ότι ο νόμος αυτός αποτελεί συνέπεια του αξιώματος διατήρησης ενέργειας. Για την εμπέδωση του νόμου δίνουμε σχετικά παραδείγματα. ΦΑΣΗ 2 Με το βάση την αντίδραση C (s) + O 2(g) CO 2(g) η οποία μπορεί να πραγματοποιηθεί είτε σε ένα είτε σε δύο στάδια, διατυπώνουμε το νόμο του Hess. Τονίζουμε τη σημασία του έχει ο νόμος του Hess για τον έμμεσο προσδιορισμό της ενθαλπίας μιας αντίδρασης, όταν ο άμεσος προσδιορισμός της θερμότητας είναι δύσκολος (π.χ. αργές αντιδράσεις ή αντιδράσεις με μικρή απόδοση). Επισημαίνουμε ότι ο Hess απέδειξε το νόμό αυτό πειραματικά, χωρίς να συσχετίσει το νόμο με το αξίωμα διατήρηση ενέργειας. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τις διαφάνειες Δ και Δ

51 56 ΦΑΣΗ 3 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα προσδιορισμού της θερμότητας μιας αντίδρασης στηριζόμενοι στους νόμους Lavoisier- Laplace και το νόμο του Hess. Επισημαίνουμε ότι τα προβλήματα αυτά μπορούν να επιλυθούν είτε με τη χρήση θερμοχημικού κύκλου είτε αλγεβρικά, όπως ενδεικτικά αναφέρεται στο παράδειγμα 2.4 του βιβλίου του μαθητή. ΦΑΣΗ 4 Συνοψίζουμε τα βασικά σημεία του κεφαλαίου θερμοχημεία: Εξώθερμη ενδόθερμη αντίδραση, μεταβολή ενθαλπίας, ενθαλπία αντίδρασης, ενθαλπία σχηματισμού, ενθαλπία καύσης, ενθαλπία διάλυσης, ενθαλπία δεσμού, θερμιδομετρία, νόμος Lavoisier- Laplace, νόμος Hess. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ασκήσεις - προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: Παράδειγμα 2.4, 29, 30, 31, 32. Ασκήσεις προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 33, 34, 35, 36, 37, 38.

52 57 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Νόμος Lavoisier -Laplace ΦΑΣΗ 2 Νόμος του Hess Διαφάνεια Δ.2.2.2: Διαγραμματική απεικόνιση του νόμου Hess. Διαφάνεια Δ.2.2.3: Εφαρμογή του νόμου Hess. ΦΑΣΗ 3 Εφαρμογές των νόμων θερμοχημείας-επίλυση σχετικών προβλημάτων. ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση ασκήσεων θερμιδομετρίας. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Νuffield Advanced Science, «Χημεία, Βιβλίο του Σπουδαστή Ι», Γ. Πνευματικού, 1998, σελ Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

53 58 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 10 ΘΕΜΑ: Θερμοχημεία Εργαστηριακή άσκηση: Υπολογισμός θερμότητας αντίδρασης Ανάλυση και ενδεικτική διδακτική προσέγγιση της εργαστηριακής αυτής άσκησης δίνεται στο Γ Μέρος του βιβλίου αυτού.

54 3. ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ 59

55 60

56 61 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 11 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική 3.1 Αντικείμενο χημικής κινητικής Ορισμός ταχύτητας αντίδρασης ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτική ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αναφέρει ποιο είναι το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής. Να ορίζει τι είναι μέση ταχύτητα αντίδρασης και τι στιγμιαία και να περιγράφει τη διαδικασία που χρειάζεται για να προσδιορίσει τις ταχύτητες αυτές πειραματικά. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.5). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Πότε πραγματοποιείται μία χημική αντίδραση; Τι γνωρίζετε για τη θεωρία των συγκρούσεων; Πώς ορίζεται η ταχύτητα μιας αντίδρασης και από τι εξαρτάται;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων. ΦΑΣΗ 2 Ζητάμε από τους μαθητές να μας αναφέρουν κάποια χημικά φαινόμενα που γίνονται γρήγορα, όπως το κάψιμο του χαρτιού και κάποια που γίνονται αργά, όπως είναι η μετατροπή του μούστου σε κρασί. Με τη συζήτηση που θα ακολουθήσει έχουμε την ευκαιρία να αναφέρουμε ποιο είναι το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής.

57 62 ΦΑΣΗ 3 Παίρνουμε για παράδειγμα την αντίδραση Η 2(g) + I 2(g) 2HI (g) και αφού δώσουμε τις αρχικές ποσότητες των αντιδρώντων και την ποσότητα του Η 2 που έχει παραμείνει μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, ορίζουμε τη μέση ταχύτητα αντίδρασης. Κατόπιν ζητάμε από τους μαθητές να υπολογίσουν στο συγκεκριμένο παράδειγμα τη μέση ταχύτητα, αν είναι γνωστός ο όγκος του δοχείου. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ , όπου διαγραμματικά απεικονίζεται η πορείας μιας υποθετικής αντίδρασης Α(g) Β(g) και υπολογίζεται η ταχύτητας της. ΦΑΣΗ 4 Αφού εξηγήσουμε ότι η ταχύτητα που βρήκαμε στη ΦΑΣΗ 3 είναι η μέση ταχύτητα, ορίζουμε τη στιγμιαία ταχύτητα και δείχνουμε πως προσδιορίζουμε τη στιγμιαία ταχύτητα με βάση την καμπύλη αντίδρασης. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ Τελευταίο θίγουμε το θέμα του πειραματικού προσδιορισμού της ταχύτητας και για την κατανόηση αυτού προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ-ΑΣΚΗΣΕΙΣ-ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ερωτήσεις ασκήσεις προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: 1, 2, 3, 4, 5, 6, Παράδειγμα 3.1, 3.2, 22, 23. Ερωτήσεις ασκήσεις προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 25, 26, 27, 28, 29, 30, 32.

58 63 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου. ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 2 Το αντικείμενο μελέτης της χημικής κινητικής. ΦΑΣΗ 3 Μέση ταχύτητα αντίδρασης. Διαφάνεια Δ.3.1.1: Διαγραμματική απεικόνιση μιας υποθετικής αντίδρασης. ΦΑΣΗ 4 Στιγμιαία ταχύτητα. Πειραματικός προσδιορισμός ταχύτητας. Διαφάνεια Δ.3.1.2: Προσδιορισμός στιγμιαίας ταχύτητας. Διαφάνεια Δ.3.1.3: Παράδειγμα πειραματικού προσδιορισμού της ταχύτητας μιας αντίδρασης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

59 64 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 12 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική 3.2 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα αντίδρασης Καταλύτες. ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει οι μαθητές να μπορούν : Να καθορίζουν τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης και να εξηγούν την επίδραση αυτών στην ταχύτητα με βάση τη θεωρία των συγκρούσεων. Να περιγράφουν τα χαρακτηριστικά που έχει ένας καταλύτης και να ταξινομούν τους καταλύτες σε κατηγορίες, δίνοντας χαρακτηριστικά παραδείγματα σε κάθε περίπτωση. Να εξηγούν τη δράση των καταλυτών με βάση τη θεωρία των ενδιάμεσων προϊόντων και τη θεωρία της προσρόφησης. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Αφού υπενθυμίσουμε στους μαθητές ότι η ταχύτητα μιας αντίδρασης εξαρτάται από τον αριθμό των αποτελεσματικών συγκρούσεων μεταξύ των αντιδρώντων μορίων, ζητάμε από τους μαθητές να αναφέρουν ποιοι είναι οι παράγοντες εκείνοι, που κατά τη γνώμη τους, επηρεάζουν την ταχύτητα μιας αντίδρασης. Με βάση τη συζήτηση που θα ακολουθήσει, απαριθμούμε τους παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης. ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε πως α. η συγκέντρωση β. η πίεση γ. η επιφάνεια επαφής στερεού δ. η θερμοκρασία και ε. οι ακτινοβολίες επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ.3.2.1, όπου απεικονίζονται μερικές από τις επιπτώσεις της χημικής κινητικής στην καθημερινή μας ζωή (βλέπε βιβλίο μαθητή, κεφάλαιο 3.2).

60 65 ΦΑΣΗ 3 Ορίζουμε τι είναι καταλύτης και επισημαίνουμε τη θεμελιώδη του σημασία στη βιομηχανία και τη βιολογία. Αναφέρουμε ορισμένες χαρακτηριστικές κατηγορίες καταλυτικών αντιδράσεων (ομογενής, ετερογενής, αυτοκατάλυση), δίνοντας σχετικά παραδείγματα. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ , όπου απεικονίζεται μια εργαστηριακή διάταξη για την καταλυτική διάσπαση του KClO 3 και ένας καταλυτικός μετατροπέας αυτοκινήτου. Ορίζουμε τι είναι ένζυμα ή βιοκαταλύτες και τονίζουμε τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους, καθώς και τη σημασία τους στα βιολογικά συστήματα ΦΑΣΗ 4 Ερμηνεύουμε τη δράση των καταλυτών παίρνοντας σαν βάση α) τη θεωρία των ενδιάμεσων προϊόντων και β) τη θεωρία της προσρόφησης. Τονίζουμε ότι ο καταλύτης δημιουργεί μια νέα πορεία για την πραγματοποίηση της αντίδρασης που έχει μικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης, όπως διαγραμματικά παρουσιάζεται στη διαφάνεια Δ Βάση για την ανάπτυξη του θέματος της ερμηνείας της δράσης του καταλύτη με τη θεωρία προσρόφησης αποτελεί η διαφάνεια Δ , η οποία επεξηγείται αναλυτικά στο βιβλίο του μαθητή. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ερωτήσεις - Ασκήσεις - Προβλήματα για επίλυση στο σχολείο: 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16. Ασκήσεις - Προβλήματα για επίλυση στο σπίτι: 34, 34, 38, 39.

61 66 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΦΑΣΗ 1 Παράγοντες που επηρεάζουν την ταχύτητα της αντίδρασης ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 2 Πως επηρεάζεται η ταχύτητα της αντίδρασης- Εφαρμογές. Διαφάνεια Δ.3.2.1: Επιπτώσεις της χημικής κινητικής στην καθημερινή ζωή. ΦΑΣΗ 3 Καταλύτες- Κατηγορίες καταλυτικών αντιδράσεων. Διαφάνεια Δ.3.2.2: Παραδείγματα καταλυτικών δράσεων. ΦΑΣΗ 4 Ερμηνεία της δράσης των καταλυτών. Διαφάνεια Δ.3.2.3: Ο καταλύτης οδηγεί την αντίδραση σε μικρότερη ενέργεια ενεργοποίησης.. Διαφάνεια Δ.3.2.4: Διαγραμματική απεικόνιση της θεωρίας της προσροφήσεως. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

62 67 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 13 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική 3.3 Νόμος ταχύτητας ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος της διδακτικής αυτής ώρας θα πρέπει οι μαθητές να μπορούν: Να αναφέρουν το νόμο της ταχύτητας και να παράγουν αυτόν με βάση πειραματικά δεδομένα. Να αναφέρουν τι είναι τάξη αντίδρασης και τι σταθερά ταχύτητας αντίδρασης. Να συνδέουν το νόμο της ταχύτητας με το μηχανισμό της αντίδρασης. ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Αναφέρουμε στους μαθητές ότι υπάρχουν αντιδράσεις απλές ή στοιχειώδεις και αντιδράσεις πολύπλοκες. Γράφουμε μια γενική αντίδραση: αα (g) + ββ (g) γγ + δδ πληροφορούμε τους μαθητές ότι η μαθηματική σχέση που συνδέει την ταχύτητα της αντίδρασης με τις συγκεντρώσεις των αντιδρώντων έχει τη μορφή: u = k[a] x [B] ψ όπου x και ψ βρίσκονται πάντοτε πειραματικά και μόνο αν x=α και ψ=β τότε μόνο η αντίδραση είναι απλή. ΦΑΣΗ 2 Επιλύουμε απλά προβλήματα εύρεσης του νόμου της ταχύτητας με βάση πειραματικά δεδομένα, οπότε οι μαθητές έχουν την ευκαιρία να βρουν τη σταθερά ταχύτητας, k, μιας αντίδρασης 1 ης, 2 ης ή 3 ης τάξης και να αντιληφθούν ότι οι μονάδες της μεταβάλλονται, ανάλογα με τη τάξη της αντίδρασης.

63 68 Παρατηρούμε ότι τα στερεά σώματα παραλείπονται από την έκφραση του νόμου της ταχύτητας. Επίσης επισημαίνουμε ότι οι εκθέτες χ, ψ παίρνουν συνήθως τιμές 0,1,2,3, χωρίς όμως να αποκλείονται οι κλασματικοί ή οι αρνητικοί αριθμοί και ισχύουν μόνο για τις πειραματικές συνθήκες, κάτω από τις οποίες έγινε ο προσδιορισμός τους. ΦΑΣΗ 3 Με βάση το νόμο της ταχύτητας μπορούμε να προτείνουμε το μηχανισμό της αντίδρασης. Να βρούμε δηλαδή ποια ουσία αποτελεί το δραστικό ενδιάμεσο της αντίδρασης και ποιο στάδιο καθορίζει την ταχύτητα της αντίδρασης. Για την εμπέδωση των παραπάνω επιλύουμε υποδειγματικά το παράδειγμα 3.3. ΦΑΣΗ 4 Συνοψίζουμε τα όσα αναφέρθηκαν στο κεφάλαιο της χημικής κινητικής παίρνοντας ως βάση την πειραματική μελέτη της αντίδρασης διαφόρων μετάλλων π.χ. Zn, Fe με αραιό H 2 SO 4. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη σχετική διαφάνεια ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 19, 20, 21, Παράδειγμα 3.3, 36, 37, 41, 43, 47. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 40, 42, 44, 45, 46, 48, 49, 53.

64 69 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Νόμος της ταχύτητας. ΦΑΣΗ 2 Προσδιορισμός της σταθεράς ταχύτητας και της τάξης της αντίδρασης. ΦΑΣΗ 3 Πρόταση σχετικά με το μηχανισμό της αντίδρασης. ΦΑΣΗ 4 Ένα πείραμα χημικής κινητικής μελέτης. Διαφάνεια Δ.3.3.1: Πειραματική διάταξη καμπύλες αντίδρασης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

65 70 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 14 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική Κινητική Εργαστηριακή άσκηση: Ταχύτητα αντίδρασης και παράγοντες που την επηρεάζουν Ανάλυση και ενδεικτική διδακτική προσέγγιση της εργαστηριακής αυτής άσκησης δίνεται στο Γ Μέρος του βιβλίου.

66 71 4. ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

67 72

68 73 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 15 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική ισορροπία 4.1 Έννοια χημικής ισορροπίας Απόδοση αντίδρασης ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : Να ορίζει τι είναι χημική ισορροπία και να ταξινομεί τις χημικές ισορροπίες σε ομογενείς και ετερογενείς. Να ορίζει τι είναι απόδοση και να αναφέρει ποιος είναι ο ρόλος της στις χημικές αντιδράσεις. Να υπολογίζει την τιμή της απόδοσης μιας αντίδρασης αν γνωρίζει τις ποσότητες των αντιδρώντων και προϊόντων. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Γίνεται σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου (διδακτική ενότητα 3.5). Υποβάλλονται ερωτήσεις (π.χ. Τι γνωρίζετε για την απόδοση μιας χημικής αντίδρασης; Με ποιους τρόπους μπορούμε να αυξήσουμε την απόδοση μιας αντίδρασης;), ώστε να εκτιμηθεί ο βαθμός αφομοίωσης των σχετικών γνώσεων. ΦΑΣΗ 2 Εξηγούμε μια φυσική ισορροπία π.χ. H 2 O (l) H 2 O (g) στην οποία έχουμε ήδη αναφερθεί στις ενότητες 1.1 και 1.2 (τάση ατμών και μείωση της τάσης ατμών - νόμος Raoult). Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ Στη συνέχεια προχωράμε στη χημική ισορροπία με το παράδειγμα H 2(g) + I 2(g) 2HI (g).

69 74 ΦΑΣΗ 3 Τονίζουμε ότι τόσο η χημική όσο και η φυσική ισορροπία είναι δυναμική ισορροπία. Οι ισορροπίες αυτές σε αντίθεση με τις στατικές ισορροπίες χαρακτηρίζονται από τα εξής σημεία: α) η σύσταση των αντιδρώντων-προϊόντων παραμένει σταθερή και β) οι ταχύτητες των δύο αντιθέτων αντιδράσεων είναι ίσες. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ Ορίζουμε τι είναι ομογενής και τι ετερογενής ισορροπία και δίνουμε σχετικά παραδείγματα, ενώ προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ ΦΑΣΗ 4 Ορίζουμε τι είναι απόδοση αντίδρασης και ξεκαθαρίζουμε ότι η α- πόδοση εκφράζει πόσο πολύ «προχωρά» μια αντίδραση. Επισημαίνουμε ότι η απόδοση μιας αντίδρασης έχει τεράστιο οικονομικό ενδιαφέρον στη βιομηχανία. Τέλος, επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα υπολογισμού της απόδοσης μιας αντίδρασης, αν γνωρίζουμε τις ποσότητες των αντιδρώντων (αρχικές ποσότητες) και τις ποσότητες των αντιδρώντων και προϊόντων στη θέση ισορροπίας, όπως είναι το παράδειγμα 4.2. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 1, 2, 3, 4. Παράδειγμα 4.1, 4.2. Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18.

70 75 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Σύνδεση με την αντίστοιχη ύλη της Α Λυκείου. ΦΑΣΗ 2 Φυσική και χημική ισορροπία. Διαφάνεια Δ.4.1.1: Νερό και υδρατμός σε ισορροπία. ΦΑΣΗ 3 Δυναμική ισορροπία- ομογενής και ετερογενής ισορροπία. Διαφάνεια Δ.4.1.2: Χαρακτηριστικά χημικής ισορροπίας. Διαφάνεια Δ.4.1.3: Ετερογενής ισορροπία. ΦΑΣΗ 4 Απόδοση αντίδρασης. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag

71 76 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 16 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική ισορροπία 4.2 Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση χημικής ισορροπίας ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί : Να καθορίζει τους παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση μιας χημικής ισορροπίας (συντελεστές χημικής ισορροπίας) Να αναφέρει την αρχή Le Chatelier Να προβλέπει την επίδραση που έχουν οι συντελεστές χημικής ισορροπίας στη μετατόπιση ισορροπίας με βάση την αρχή Le Chatelier. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Κατ αρχάς εξηγούμε τι σημαίνει μετατόπιση από τη θέση χημικής ισορροπίας. Στη συνέχεια ζητάμε από τους μαθητές να μας αναφέρουν τους παράγοντες που μπορούν να οδηγήσουν στη μετατόπιση μιας χημικής ισορροπίας. Με βάση τη συζήτηση που θα ακολουθήσει καταλήγουμε στους παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας: α. τη θερμοκρασία (εφόσον η αντίδραση δεν είναι θερμοουδέτερη). β. τη συγκέντρωση των αντιδρώντων ή προϊόντων (εφόσον η ουσία δεν είναι στερεή). γ. την πίεση (εφόσον η μεταβολή της πίεσης προκαλείται από μεταβολή του όγκου του δοχείου και στην αντίδραση συμμετέχουν αέρια, ενώ κατά την αντίδραση παρατηρείται μεταβολή του αριθμού mol των αερίων). ΦΑΣΗ 2 Αναφέρουμε την αρχή Le Chatelier και εφαρμόζουμε αυτή αν μεταβάλλουμε: α. τη θερμοκρασία του συστήματος β. τη συγκέντρωση μιας ουσίας (αντιδρώντος ή προϊόντος) γ. τον όγκο του δοχείου.

72 77 Επισημαίνουμε ότι με βάση την αρχή Le Chatelier αναιρείται εν μέρει η μεταβολή που προκαλέσαμε (της θερμοκρασίας, πίεσης, συγκέντρωσης), καθώς το σύστημα ανακτά ξανά τη χημική ισορροπία, άλλα σε διαφορετική θέση. Τέλος, δίνουμε σχετικά παραδείγματα βασιζόμενοι κυρίως στις διαφάνειες Δ.4.2.1, Δ και Δ ΦΑΣΗ 3 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα καθορισμού της πορείας μιας αμφίδρομης αντίδρασης για την αποκατάσταση της νέας θέσης ισορροπίας (μετατόπιση προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά), αν γνωρίζουμε τις μεταβολές που προκάλεσαν την μετατόπιση από την αρχική θέση της ισορροπίας (θερμοκρασίας, συγκέντρωσης, πίεσης). Ένα τέτοιο πρόβλημα είναι το παράδειγμα 4.3. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ - ΠΡΟΒΛΗΜΑ- ΤΑ Ερωτήσεις -ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: 5, 6, 4.3, 20. Ερωτήσεις -ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 7, 21, 22, 23, 24, 26.

73 78 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ ΦΑΣΗ 1 Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση μιας χημικής ισορροπίας ΦΑΣΗ 2 Αρχή Le Chatelier. Διαφάνεια Δ.4.2.1: Επίδραση της θερμοκρασίας. Διαφάνεια Δ.4.2.2: Επίδραση της συγκέντρωσης. Διαφάνεια Δ.4.2.3: επίδραση της πίεσης. ΦΑΣΗ 3 Επίλυση υποδειγματικών ασκήσεων. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag Amann W. et al., Element Chemie II, Klett, 1998, pag

74 79 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 17 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Χημική ισορροπία Εργαστηριακή άσκηση: Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας Ανάλυση και ενδεικτική διδακτική προσέγγιση της εργαστηριακής αυτής άσκησης δίνεται στο Γ Μέρος του βιβλίου.

75 80 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 18 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: : Χημική ισορροπία 4.3 Σταθερά χημικής ισορροπίας: K C K P ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να αποδεικνύει το νόμο της χημικής ισορροπίας με βάση την κινητική μελέτη της αντίδρασης. Να ορίζει τις σταθερές K C και K P και να αναφέρει από ποιους παράγοντες εξαρτώνται οι τιμές τους. Να επιλύει προβλήματα στα οποία συνδέονται μερικά από τα α- κόλουθα μεγέθη: η απόδοση αντίδρασης, οι σταθερές ισορροπίας (K C ή Κ Ρ ), η ολική πίεση στη θέση ισορροπίας (Ρ ολ ), οι ποσότητες των αντιδρώντων ή προϊόντων και ο όγκος του δοχείου αντίδρασης. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Δίνουμε τον ορισμό της K C μιας χημικής εξίσωσης και εξηγούμε πως καταλήγουμε στη σχέση αυτή με βάση την κινητική μελέτη της αντίδρασης. Επισημαίνουμε ότι η τιμή της σταθερά K C εξαρτάται από τον τρόπο που γράφουμε χημική εξίσωση που περιγράφει την ισορροπία (βλέπε παράδειγμα 4.4). Επίσης η τιμή της σταθερά K C εξαρτάται από τη θερμοκρασία και μάλιστα αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας στις ενδόθερμες αντιδράσεις και μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας στις εξώθερμες. Στο σημείο αυτό προβάλλουμε τη διαφάνεια Δ και με βάση αυτή αναφέρουμε ότι μεγάλη τιμή της σταθεράς ισορροπίας υποδηλώνει αντίδραση με μεγάλη απόδοση, ενώ μικρή τιμή της σταθεράς ισορροπίας υποδηλώνει αντίδραση με μικρή απόδοση.

76 81 ΦΑΣΗ 2 Ορίζουμε αντίστοιχα την Κ Ρ μιας αμφίδρομης αντίδρασης και βρίσκουμε με βάση την καταστατική εξίσωση των αερίων τη σχέση που συνδέει την Κ C με την Κ Ρ. Ρωτάμε τους μαθητές υπό ποιες συνθήκες Κ C = Κ Ρ και περιμένουμε την απάντηση: «όταν α+β = γ+δ ή όταν RT = 1». ΦΑΣΗ 3 Ορίζουμε το κλάσμα Q C (πηλίκο αντίδρασης) και εξηγούμε πως από τη σχέση Q C με K C μπορούμε να προβλέψουμε αν μια αμφίδρομη αντίδραση βρίσκεται σε κατάσταση χημικής ισορροπίας (Q C =K C ). Επίσης εξηγούμε πως μπορούμε να προβλέψουμε την πορεία μιας αμφίδρομης αντίδρασης για την αποκατάσταση της θέσης χημικής ισορροπίας (προς τα δεξιά ή προς τα αριστερά) σε περίπτωση που Q C K C. Συνοπτικά μπορούμε να πούμε: Αν Q C < K C, τότε αντιδρώντα προϊόντα Αν Q C = K C, τότε το σύστημα είναι σε ισορροπία Αν Q C >K C, τότε αντιδρώντα προϊόντα. ΦΑΣΗ 4 Επιλύουμε υποδειγματικά προβλήματα χημικής ισορροπίας τα οποία συσχετίζουν μερικά από τα ακόλουθα μεγέθη: απόδοση αντίδρασης, σταθερές ισορροπίας (K C ή Κ Ρ ), πίεση μίγματος στην κατάσταση ισορροπίας (Ρ), ποσότητες αντιδρώντων ή προϊόντων και όγκος δοχείου αντίδρασης. Χαρακτηριστικά παραδείγματα τέτοιων προβλημάτων είναι τα υποδείγματα 4.5 έως ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ Ασκήσεις για επίλυση στο σχολείο: Παραδείγματα 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 4.10, Ασκήσεις για επίλυση στο σπίτι: 27, 29, 31, 33, 36, 38, 40.

77 82 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑ ΡΟΗΣ ΦΑΣΗ 1 Σταθερά ισορροπίας, K c ΔΙΔΑΚΤΙΚΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΕΣ Διαφάνεια Δ.4.3.1: Διαγραμματικά τι εκφράζει η τιμή της σταθεράς ισορροπίας. ΦΑΣΗ 2 Σταθερά ισορροπίας, K p. Σχέση μεταξύ K c και K p. ΦΑΣΗ 3 Πηλίκο αντίδρασης, Q C ΦΑΣΗ 4 Υποδειγματική επίλυση προβλημάτων χημικής ι- σορροπίας. ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ 1. Brown T.L., LeMay H.E., Bursten B.E., «Chemistry the central science», Prentice Hall, 7 th Edition, 1997, pag Gillespie R.J, Humphreys D. A., Baird N. C., Robinson E. A., «Chemistry», 2nd Edition, Allyn and Bacon, 1989, pag Hill J. W., Petrucci R. H., «General Chemistry», Prentice Hall, 1996, pag Atkins P., Jones L., «Chemistry -Molecules, Matter and Change», 3 rd Edition, Freeman, 1997, pag Amann W. et al., «Element Chemie II», Klett, 1998, pag

78 83 5. ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΗ- ΗΛΕΚΤΡΟΛΥΣΗ

79 84

80 85 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΩΡΑ: 19 ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΕΝΟΤΗΤΑ: Οξειδοαναγωγή - Ηλεκτρόλυση 5.1 Αριθμός οξείδωσης. Οξείδωση Αναγωγή ΣΤΟΧΟΙ Στο τέλος αυτής της διδακτικής ώρας θα πρέπει ο μαθητής να μπορεί: Να ορίζει τι είναι αριθμός οξείδωσης και να αναφέρει ποια είναι η σημασία του. Να υπολογίζει τον αριθμό οξείδωσης ενός στοιχείου σε μία χημική ένωση. Να ορίζει τι είναι οξείδωση και τι αναγωγή με βάση: α) την πρόσληψη ή αποβολή οξυγόνου ή υδρογόνου. β) την πρόσληψη ή αποβολή ηλεκτρονίων. γ) τη μεταβολή του αριθμού οξείδωσης. ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΗ ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ - ΦΑΣΕΙΣ ΦΑΣΗ 1 Στο ξεκίνημα του μαθήματος ρωτάμε τους μαθητές να ερμηνεύσουν τους όρους σκούριασμα και οξείδώση μιας ουσίας. Με αφορμή τη σχετική συζήτηση που θα ακολουθήσει δίνουμε τους πρώτους ορισμούς για την οξείδωση και αναγωγή. Δηλαδή, οξείδωση έχουμε με πρόσληψη οξυγόνου ή αφαίρεση υδρογόνου από μια χημική ένωση και αναγωγή έχουμε με πρόσληψη υδρογόνου ή αφαίρεση οξυγόνου από μια χημική ένωση. ΦΑΣΗ 2 Με παράδειγμα την αντίδραση 2Na + Cl 2 2NaCl δίνουμε ένα γενικότερο ορισμό για την οξείδωση και αναγωγή. Δηλαδή, οξείδωσης είναι η αποβολή ηλεκτρονίων και αναγωγή η πρόσληψη ηλεκτρονίων από μια ουσία.