Sladke pijače = sladkorne bombe?

Transcript

1 Sladke pijače = sladkorne bombe? Slika 1:Sladke pijače Slika 2: Žlička sladkorja nad kozarcem vode Modul za poučevanje kemije v 8./9. razredu osnovne šole, raztopine molekulskih spojin. Povzetek Modul z naslovom Sladke pijače = sladkorne bombe? je namenjen poučevanju kemijskih vsebin o raztopinah. Preko socionaravoslovnega konteksta se boste najprej srečali s problematiko vsebnosti sladkorja v sladkih pijačah, saj v današnjem času zaužijemo preveč sladkorja vsakodnevno. Modul vas spodbudi, da sami raziščete, koliko sladkorja vsebujejo določene pijače, s katerimi lahko nehote vnesemo veliko sladkorja v telo. Preko eksperimentalnega dela se vsebina iz vsakdanjega življenja naveže na kemijsko področje raztopin. Reševanje nalog v modulu pa omogoča poglabljanje in utrjevanje znanja. Modul vključuje 1. Navodila za učence Podroben opis scenarija ter učne vsebine in naloge, ki jih morajo učenci rešiti. 1

2 2. Navodila za učitelja Predlogi, kako poučevati z učnim modulom. 3. Način preverjanja in ocenjevanja znanja Predlogi strategij in kriterijev ocenjevanja. 4. Učiteljevi zapiski Podane dodatne informacije o učni vsebini in rešitve nalog v navodilih za učence. Zahvala Modul pripravila Debora Gorjan (konzulenta: dr. Iztok Devetak in asist. Miha ) po priporočilih EC FP7 PROFILES projekta na Pedagoški fakulteti Univerze v Ljubljani, Kardeljeva pl. 16, Ljubljana. Spletna stran projekta je e-pošta: profiles@pef.uni-lj.si; UL-PROFILES projektna skupina (2011) v okviru Konzorcijuma - 2

3 Učni cilji/kompetence povezani z vsebino modula; Učenci: 1. Razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti in veščine; naravoslovne postopke, spoznavne procese (kompleksno mišljenje), kritično mišljenje in ustvarjalnost. 2. Razvijajo zmožnost uporabe strokovne terminologije pri opisovanju pojavov, procesov in zakonitosti. 3. Spoznajo proces raztapljanja molekulskih spojin na primeru sladkorja ter razmišljajo o podobnih primerih. 4. Opredelijo pojme raztopina, topnost snovi, topilo, topljenec, koncentracija, hidratacija. 5. Spoznajo tudi druge primere topil, ne samo vode. 6. Spoznajo nasičeno raztopino. 7. Spoznajo masni delež, množinsko in masno koncentracijo, ki jih znajo tudi izračunati in izraziti v odstotkih. Vsebina učnega načrta: (1) POVEZOVANJE DELCEV/GRADNIKOV: - Izbrane lastnosti kovalentnih spojin (topnost); (2) KISLINE, BAZE IN SOLI: - Raztopine (koncentrirane, razredčene; nasičene) in topnost, - Masni delež topljenca v raztopini; masni delež izražen v odstotkih, - Masna koncentracija. Metode in oblike dela: metode: besedne metode (ustna razlaga, pogovor, delo z besedilom, metoda pisanja); demonstracijske metode (risanje); eksperimentalne metode; metode izkustvenega učenja (samorefleksija, reševanje problemov, poučevanje s primeri, učenje z računalnikom); oblike (frontalna, indvidualna, delo v dvojicah, skupinsko delo); didaktični sistemi (timski pouk). Predviden čas: 5 šolskih ur (45 min) Predznanje: Učenci naj bi že: (1) razumeli pojme snovi in agregatna stanja snovi z razporeditvijo in gibanjem gradnikov (delcev); (2) poznali in razumeli zgradbo atoma in periodni sistem elementov; (3) razumeli nastanek ionske in kovalentne vezi ter na podlagi kemijske zgradbe znali primerjati izbrane lastnosti ionskih snovi z lastnostmi kovalentnih spojin; (4) znali razlikovati med polarno in nepolarno kovalentno vezjo na preprostih primerih; (5) poznali elemente v PSE; (6) znali izračunati masni delež elementov v spojinah; (7) znali uporabljati laboratorijske pripomočke ter delati poskuse v skladu z načeli varnega dela; (8) znali uporabljati različne modele za prikaz delcev na submikroskopski ravni. 3

4 Aktivnosti učencev Sladke pijače = sladkorne bombe? Ime in priimek: Skupina: Razred: Zakaj se to učim? Slika 1:Sladke pijače Slika 2: Žlička sladkorja nad kozarcem vode Nekega vročega poletnega popoldneva si je 9-letni Bine zaželel popiti nekaj osvežilnega. Njegove mame ni bilo doma, da bi ga priganjala naj popije raje vodo. Tako je odprl plastenko ledenega čaja ter si ogledal njegov najljubši risani film. Nevede je sčasoma popil skoraj liter ledenega čaja. Ko se je mama vrnila iz službe je to opazila in mu lepo razložila, da ni dobro za njegovo zdravje, če pije preveč sladkih pijač. Zvečer je Bine to tudi občutil, saj ga je začel boleti trebuh, kakor takrat, ko se je najedel bombonov na rojstnodnevni zabavi sošolke Mojce. Bilo mu je žal, da je popil preveč ledenega čaja. Ker pa je zelo radoveden, se je odločil raziskati, ali sladke pijače res vsebujejo veliko sladkorja. Bi mu znali pomagati? (1) Učni cilji: Učenci: (1) Razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti in veščine; naravoslovne postopke, spoznavne procese (kompleksno mišljenje), kritično mišljenje in ustvarjalnost, (2) razvijajo zmožnost uporabe strokovne terminologije pri opisovanju pojavov, procesov in zakonitosti, (3) spoznajo proces raztapljanja molekulskih spojin na primeru sladkorja ter razmišljajo o podobnih primerih, (4) opredelijo pojme raztopina, topnost snovi, topilo, topljenec, koncentracija, hidratacija, (5) spoznajo tudi druge primere topil, ne samo vode, (6) spoznajo pojem nasičena raztopina, (7) spoznajo masni delež, množinsko in masno koncentracijo, ki jih znajo tudi izračunati in izraziti v odstotkih. (2) Učni dosežki: Učenci: (1) poznajo učno vsebino o raztopinah (topljenec, topilo, nasičena in prenasičena 4

5 raztopina, koncentracija, lastnosti raztopin, molarnosti, masni delež); (2) samostojno izvajajo poskuse in jih razumejo; (3) pridobljeno znanje znajo uporabiti na podobnih primerih; (4) znajo argumentirati svoje odločitve. (3) Predzanje: Učenci naj bi že: (1) razumeli pojme snovi in agregatna stanja snovi z razporeditvijo in gibanjem gradnikov (delcev); (2) poznali in razumeli zgradbo atoma in periodni sistem elementov; (3) razumeli nastanek ionske in kovalentne vezi ter na podlagi kemijske zgradbe znali primerjati izbrane lastnosti ionskih snovi z lastnostmi kovalentnih spojin; (4) znali razlikovati med polarno in nepolarno kovalentno vezjo na preprostih primerih; (5) poznali elemente v PSE; (6) znali izračunati masni delež elementov v spojinah; (7) znali uporabljati laboratorijske pripomočke ter delati poskuse v skladu z načeli varniega dela; (8) znali uporabljati različne modele za prikaz delcev na submikroskopski ravni. (4) Viri: Učbeniki, knjige in splet, ki so vam na voljo. (5) Novi pojmi: (1) raztopina, (2) topnost, (3) topljenec, (4) topilo, (5) nasičena raztopina, (6) masni delež, (7) koncentracija (množinska in masna), (8) hidratacija. 5

6 Naloge učencev I. DEL Se je tudi vam že zgodilo, da ste se najedli sladkarij in ste se potem slabo počutili? Vas je kdaj posledično zanimalo, koliko sladkorja vsebujejo živila, ki jih uživamo vsakodnevno? Pogovorite se med sošolci, odgovorite na naslednja vprašanja in zapišite odgovore na črte: 1. Ali pogosto uživate sladke pijače? 2. Koliko sladkorja menite, da vsebuje liter ledenega čaja? Če bi imeli pred seboj plastenko, kako bi si lahko pomagali? 3. Če poiščete v kuhinji navadni sladkor, kako izgleda? Kako to, da ga v sladkih pijačah ne vidimo takega? II. DEL Sladkor (saharoza) je naravno sladilo, ki spada med ogljikove hidrate. Vsakodnevno ga srečujemo v prehrani, čeprav vemo, da v večjih količinah škoduje zdravju (karies, sladkorna bolezen, povišana telesna teža, itd.). Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) priporoča, da sladkor (vseh vrst) ne bi smel predstavljati več kot 10% dnevno zaužitih kalorij. To za večino ljudi pomeni približno gramov dnevno (10-12 čajnih žličk). Razdelite se v skupine po 3 in s pomočjo poskusov preverite, koliko sladkorja vsebujejo najpogostejše sladke pijače. A. Katera pijača je najbolj sladka? Na voljo imate različne pijače v plastičnih kozarčkih, ne veste pa, v katerem kozarčku je katera pijača. Na osnovi okušanja jih razvrstite v vrstni red od najmanj sladke do najbolj sladke. 1) Pripomočki: - različne sladke pijače (ledeni čaj (npr. Sola Ice Tea), Multi Sola, Coca-Cola, sadni sok (npr. pomarančni), voda z okusom (npr. Za Symphony), energijska pijača (npr. Red Bull), Schweepes, ipd. - navadna voda (za kontrolo; npr. Radenska Naturelle) 6

7 - plastični kozarčki - alkoholni flomaster 2) Potek dela: 1. Plastični kozarčki so napolnjeni z omenjenimi sladkimi pijačami. Na kozarčkih so napisane le oznake za določeno pijačo (npr. črke ali števila). 2. Okusite vsako pijačo v kozarčku in jih razvrstite po sladkosti od najmanj sladke pijače do najbolj sladke pijače zgolj na podlagi okušanja. Vrstni red zapišite na črte v spodnji tabeli. Manj sladko Bolj sladko < < < < < < < B. S katero pijačo bomo zaužili največ sladkorja? Naš okušalni organ nam pove zgolj kakšnega okusa je hrana. Nimamo pa te sposobnosti, da bi točno razbrali količino neke sestavine v njej. Da boste v prihodnje v trgovini lahko izbrali pijačo z manj sladkorja, boste najprej pogledali. 1) Potrebščine: - embalaže sladkih pijač - pisalo 2) Potek dela: 1. Na voljo imate embalaže različnih sladkih pijač. Preglejte vsako in poiščite podatek o količini sladkorja v posamezni pijači. 2. Količine zapišite v spodnjo tabelo. Zapišite tudi enote (npr. g/100 ml), saj so lahko podatki zapisani v različnih koncentracijah (npr. g/100 ml, g/l, ipd.). Če so različne enote, jih s pomočjo učitelja poenotite, da bodo podatki bolj pregledni. Pijača Sladkor (enota: ) Ledeni čaj Multi Sola Coca-Cola Sadni sok (pomarančni) 7

8 Voda z okusom (Za Symphony) Energijska pijača (Red Bull) Schweepes Navadna voda (npr. Radenska Naturelle) Izpišite pijače iz tabele po vrstnem redu od najmanj sladke do najbolj sladke. Primerjajte rezultate sladkosti pijač na podlagi okušanja in rezultate količine vsebovanega sladkorja izpisane iz etiket. Kaj ste ugotovili? Katere pijače (na podlagi količine sladkorja) je najbolje za zdravje, da je uživate v manjših količinah? Ali vas je kateri podatek presenetil? Utemeljite. C. Najslajši kozarec vode Koliko sladkorja gre v kozarec vode in se še raztopi? Ali menite, da je ta količina poljubna ali je kakšna meja pri tem? Kako bi to preverili? Zasnujte poskus s katerim boste preverili, koliko sladkorja se lahko raztopi v kozarcu vode (100 ml). Bodite pozorni tudi na temperaturo in preverite, ali ima kakšno vlogo pri tem. Pri izvedbi poskusa uporabljajte steklene čaše namesto kozarcev. Na voljo imate: 8

9 Potrebščine: - sladkor (večja količina) - voda (večja količina) - tehtnica - steklene čaše - steklene palčke - termometer - grelna plošča Zapišite potek dela; preden začnete izvajati poskus, predstavite vašo zasnovo poskusa učitelju. Zapišite opažanja in sklepe za izvedeni poskus: Opažanja: Sklepi: 9

10 Kaj ste spoznali? Kaj bi se zgodilo, če bi raztopino (240 g sladkorja v 100 ml vode), ki je bila pripravljena pri 45 C, ohladili na 20 C? Kako pravimo raztopini, ki ima pri dani temperaturi raztopljeno največjo možno količino topljenca? 10

11 Vprašanja za utrjevanje znanja Ključna vprašanja 1. V povedih podčrtajte besede, ki v kontekstu označujejo pojme: topilo, topljenec in raztopina. Na črte poleg pojmov nato ustrezno izpišite izbrane besede. - Barbara je postala žejna. Vzela je kozarec, v katerega je nalila vodo in vanjo stresla dve žlički cedevite ter premešala. Napitek je nato hitro popila. - Riba v jezeru za dihanje izrablja kisik, ki je raztopljen v vodi. - Čebelar je nastrgal surov propolis v panju in ga nato dal v čisti alkohol za nekaj dni. Po določenem času je bil propolis pripravljen za polnitev stekleničk. - Pedikerka je Jasni pripravila kopel za noge. V kadičko je nalila vodo in vanjo stresla kopalno sol. Topila: Topljenci: Raztopine: 2. Razredčene raztopine dobimo z dodajanjem topila k raztopini. Podčrtaj ali trditev drži. Drži/Ne drži 3. Katera trditev drži za nasičeno raztopino snovi? A Pri isti temperaturi je topnost vseh snovi enaka. B V raztopini, ki je nasičena pri določeni temperaturi, se pri isti temperaturi topljenec še raztaplja. C Ni odvisno od temperature, koliko topljenca se lahko največ raztopi v 100 g vode. D Nasičena raztopina ima raztopljeno največjo možno količino topljenca. 4. S pomočjo poskusov ste izvedeli, koliko sladkorja vsebujejo nekatere sladke pijače. Ali so sladke pijače nasičene raztopine? Utemeljite. 5. V stavku ustrezno podčrtajte predlagano besedo. 11

12 Ogljikov dioksid se pri nižji temperaturi boljše/slabše topi v vodi. Sladkor se pri nižji temperaturi boljše/slabše topi v vodi. 6. Steklenico z gazirano pijačo segrejemo na temperaturo nekoliko višjo od sobne (npr. na 30 C) in nato jo odpremo. Kaj se zgodi? 7. Ali temperatura vpliva na topnost enako za vse snovi? Utemeljite. 8. Pojme na levi strani ustrezno povežite z razlago na desni strani tako, da na prazno črto pri pojmih napišete ustrezno črko, ki označuje stavke na desni strani. Odstotna koncentracija raztopine Topnost Masni delež topljenca Masna koncentracija Masa raztopine a - pove, kolikšen delež celotne mase raztopine predstavlja masa topljenca. b - opis sestave raztopine oz. masni delež topljenca v raztopini pomnožen s 100. c - pove kolikšna je masa raztopljenega topljenca v določeni prostornini raztopine. d - največja količina topljenca, ki se raztopi v določeni količini topila pri določeni temperaturi. e - je enaka vsoti mase topljenca in topila. 12

13 Naloge za vajo 1. Oglejte si slike raztopin in dopolnite trditve. Raztopine: A B C D Slika 3: Prikaz raztopin različnih koncentracij. (Raztopine, b.d.) Najbolj razredčena je raztopina, medtem ko nasičena raztopina je. Če bi raztopini D odparili polovico vode, bi dobili enako koncentracijo raztopine, kot jo ima raztopina. 2. V kozarec vode vržemo žlico sladkorja. Slike a), b) in c) prikazujejo postopek raztapljanja. a) Začetno stanje b) Stanje raztapljanja c) Ves sladkor je raztopljen Prikažite kaj se dogaja na ravni delcev (submikroskopski nivo), ko se sladkor raztaplja v vodi. Narišite začetno stanje ko damo sladkor v vodo, stanje raztapljanja in končno stanje ko je ves sladkor raztopljen. Ne pozabite narisati legende. 13

14 Prostor za prikaz procesa raztapljanja na submikroskopskem nivoju. 3. Na pločevinki neke sladke pijače piše, da so v 200 ml tekočine raztopljeni 4 g sladkorja. Kolikšna je odstotna koncentracija sladkorja v pijači? (Gostota pijače je 1 g/ml.) Obkrožite pravilen odgovor. A 0,02 % B 0,2 % C 2 % D 20 % 14

15 4. V 1 L pijače je 0,02 g fruktoze. Izračunajte odstotni delež fruktoze v pijači. Gostota pijače je 1 g/ml. 5. V 200 ml vode raztopimo 25 g Cedevite. Raztopini nato dodamo še 1 L vode. Izračunajte odstotno koncentracijo raztopine, preden smo ji dodali 1 L vode in po tem. Gostota vode je 1 g/ml. 6. V izparilnici segrevamo 250 g vodne raztopine sladkorja toliko časa, da vsa voda izpari. Izračunajte masni delež sladkorja v vodni raztopini, če na koncu v izparilnici preostane 17 g sladkorja. Izračunajte tudi maso vode, ki je izparela. 15

16 7. Oglejte si tabelo. Snov Topnost pri različnih temperaturah [gramov topljenca/100 gramov vode] 0 C 20 C 50 C kuhinjska sol 35,7 36,0 36,9 sladkor kisik 0,0069 0,0043 0,0027 ogljikov dioksid 0,335 0,169 0,076 (Raztopine, ) a) Kaj prikazuje tabela? b) Ali se pri vseh snoveh topnost z naraščanjem temperature veča? c) Zakaj ni dobro, če se jezera in morja preveč segrejejo? d) Katera izmed snovi se pri 20 C najbolje topi v vodi? 8. Oglejte si sliko in ustrezno dopolnite besedilo. Slika 7: Submikroskopski prikaz raztapljanja ionov v vodi 16

17 Proces, pri katerem pride do tega imenujemo. Če topilo ne bi bilo voda, bi proces imenovali. Ali razumem 1. Če pripravite mlečni napitek s kakavom, kaj je v tem primeru topljenec in kaj topilo? 2. Oglejte si graf, ki prikazuje spreminjanje topnosti nekaterih snovi s temperaturo. Slika 8: Topnost snovi (Vrtačnik in sod., 2014) Iz grafa je razvidno, da se pri 20 C v 100 g vode raztopi približno 200 g saharoze. Koliko gramov saharoze lahko še raztopimo, če povišamo temperaturo raztopine na 40 C? 3. Kako lahko pospešimo proces raztapljanja poleg višanja temperature raztopine? 17

18 4. Med spodnjimi skicami raztopin izberite tisto, ki prikazuje največji masni delež topljenca v raztopini. Slika 9: Raztopine (Masni delež raztopin, b.d.) Odgovor: 5. Poznate še kakšen primer raztopine molekulskih spojin iz vsakdanjega življenja? Naštejte. III. DEL Bine se odpravlja na smučanje in s seboj bo vzel tudi sadni čaj. Ker ne mara čaja brez dodanega sladkorja, ga bo moral sladkati. Da ne bo zaužil preveč sladkorja, kar bi povzročilo ponovne težave s trebuhom, bo moral paziti na količino. Na osnovi sklepov pri C poskusu (Najslajši kozarec vode) razmislite, v kakšnem čaju bi Bine lahko zaužil več sladkorja (če bi nepazljivo stresal večje količine sladkorja v čaj) v hladnem čaju ali v toplem čaju? Odgovor utemeljite. 18

19 Sladke pijače = sladkorne bombe? Navodila za učitelja Glavni namen vseh PROFILES modulov je, da se učenje začne na način, ki spodbudi interes učencev za učenje vsebine. To predstavlja takoimenovani scenarij, ki je na začetku modula zapisan kot zgodba v socio-naravoslovnem kontekstu, ki poleg motivacijske vloge predstavlja tudi možnosti ugotavljanja dejanskega predhodnega znanja učencev in tudi sprožiti razpravo o tem katero dodatno naravoslovno znanje je potrebno za nadaljnjo diskusijo o problemu in njegovo rešitev. Nadaljnja razprava o scenariju je ključna komponenta PROFILES stretegije poučevanja, saj predstavlja uvod v "IL" in "ES" v akronimu PROFILES. Prvi predstavlja učenje z raziskovanjem, in drugi širše učenje o določenem problemu, ki izhaja iz doseganja ciljev izobraževanja (glej učne rezultate). Že definicija učenja z raziskovanjem vključuje dejstvo, da so učenci aktivni pri izgradnji svojega znanja. Takšen pristop zahteva nek "sprožilec", da steče raziskovanje in je v večini primerov raziskovalno vprašanje (ali vprašanja), ki jih v najboljših primerih učenci sami postavijo. Raziskovalno vprašanje nato vodi raziskovalno učenje. Raziskovalno učenje omogoča učencem, da naprej razmišljajo o rešitvah problema in pridobivanju podatkov s prve roke, kot je eksperimentiranje, in s tem pridobivanje procesnih spretnosti, ali zbiranje podatkov z druge roke, kot so različni viri. Rezultat teh dejavnosti je razlaga pridobljenih podatkov, zato, da se pridobi rešitev naravoslovnega problema. V tem učnem modulu, predstavlja uvod (socio-naravoslovni scenarij) zgodbo o 9-letnem Binetu, ki je popil preveč ledenega čaja in je zvečer občutil posledice kot bolečino v trebuhu. Kot nam je verjetno že znano, sladke pijače s katerimi se srečujemo vsakodnevno, imajo veliko dodanega sladkorja, tudi če so prelepljene z reklamnimi napisi, kot so:»naravno«,»zdravo«, ipd. Ponavadi nas presenečajo rezultati vsebnosti sladkorja predvsem v vodah z okusom, ki so na videz povsem nedolžna pijača. Tako se nam porodijo vprašanja o tem, koliko sladkorja dejansko vsebujejo sladke pijače? Katera pijača je najbolj sladka? Zakaj je sladkor v kuhinji v trdnem agregatnem stanju v obliki kristalov -, medtem ko ga v pijačah ne vidimo v taki obliki? Pomembno je, da učenci vzamejo pod drobnogled sladke pijače da sami spoznajo, koliko sladkorja resnično vsebujejo. Osvojeno znanje jim lahko koristi pri skrbi za zdravje. To je le nekaj vprašanj, ki jih lahko sproži scenarij in bi omogočal pričetek razprave med učenci (priporočeno je da se ta del učnega modula izvege v skupinah po štiri učence). Učitelj seveda vodi učence do učenja specifičnih naravoslovnih pojmov, kot jih predpisuje učni načrt za kemijo (glejte cilje učnega načrta zgoraj). Pomembno je tudi, da učitelj do določene mere preveri predhodno znanje učencev, ker tako lahko ustrezno načrtuje svoje nadaljnje delo. Predznanje tega modula naj bi bilo: Učenci: (1) razumejo pojme snovi in agregatna stanja snovi z razporeditvijo in gibanjem gradnikov (delcev), (2) poznajo in razumejo zgradbo atoma in periodni sistem elementov, 19

20 (3) razumejo nastanek ionske in kovalentne vezi ter na podlagi kemijske zgradbe znajo primerjati izbrane lastnosti ionskih snovi z lastnostmi kovalentnih spojin, (4) znajo razlikovati med polarno in nepolarno kovalentno vezjo na preprostih primerih, (5) poznajo elemente v PSE, (6) znajo uporabljati laboratorijske pripomočke ter delati poskuse v skladu z načeli varnega dela, (7) znajo uporabljati različne modele za prikaz delcev na submikroskopski ravni. Glede na zgoraj navedeno drži, da ima socio-naravoslovni scenarij velik pomen pri uvajanju nadaljnjega učenja specifične naravoslovne vsebine modula, ki je v PROFILES modulih, doseženo s pristopom učenja z raziskovanjem. Za to je(so) potrebno(na) raziskovalna vprašanje(a), ki nastanejo na osnovi razprav učencev o socionaravoslovnem scenariju ali jih poda učitelj, če so učenci pri snovanju raziskovalnih vprašanj manj uspešni. V tem modulu je možno posataviti nekaj raziskovalnih vprašanj, kot na primer: 1) Koliko sladkorja dejansko vsebujejo sladke pijače, ki jih imamo na voljo? 2) Katera izmed sladkih pijač, ki jih imamo na voljo, je najbolj sladka (vsebuje največ sladkorja)? 3) Zakaj je sladkor v kuhinji v trdnem agregatnem stanju v obliki kristalov -, medtem ko ga v pijačah ne vidimo v taki obliki? Po opredelitvi raziskovalnih vprašanj, je v naslednjem koraku potrebno zasnovati raziskavo. Glede na vprašanja, moramo premisliti o vsebini vprašanja in kako je mogoče opraviti meritve. Glede na tip modula, ki je strukturiran tako, da se lahko učenci učijo sodelovalno, brez obsežnega vodenja učitelja, je priporočljivo, da se izvede pouk kot skupinsko delo. Delo v skupini naj bo načrtovano in vodeno s strani učencev. Po končanem skupinskem delu naj učenci poročajo o svojih rešitvah pridobljenih z raziskovanjem. Ključna tema raziskovalnega dela je, pod drobnogled vzeti nekaj najpogostejših sladkih pijač in pregledati, koliko sladkorja vsebujejo. Nato razumeti proces raztapljanja sladkorja v vodi in na podlagi tega razumeti pojme na področju topnosti. Razumeti, kakšen vpliv ima temperatura na proces raztapljanja sladkorja. Vprašanja, ki vodijo učenje in so vključena v besedilo, ki ga imajo na voljo učenci, so načrtovana tako, da vodijo razmišljanje učencev v tej smeri. Z učenjem z raziskovanjem, se pričakuje, da bodo učenci pridobili znanje o raztopinah (predvsem o raztopinah molekulskih spojin), in sicer o topilu, topljencu, nasičenosti raztopine, masnem deležu ter vplivu temperature na topnost. Poleg teoretičnega in praktičnega (eksperimentalnega) znanja, se bodo s pomočjo vaj naučili tudi računanja koncentracije topljenca v raztopini. Besedilo v zvezi z vsebino modula je vključeno tudi v navodila za učitelja, in sicer v učiteljeve zapiske, kjer je podan tudi slikovni material, ki ga lahko učitelj, če želi uporabi. Podane so tudi nekatere spletne strani, kjer lahko učenci najdejo več informacij o tej temi. Predstavljene so predvsem vsebine: Raztopine, 20

21 Topnost, Sestava raztopine (Masni delež topljenca, Odstotna koncentracija raztopine, Masna koncentracija raztopine), Hidratacija. Na koncu učenja z raziskovanjem, kjer se medsebojno povežejo obravnavani pojmi, ki sestavljajo poglavje Raztopine, še ni konec aktivnosti učencev. Pomemben zaključek modula je vprašanje v naslovu, ki ga je potrebno obravnavati, tako da učenci utrdijo, ne le naučeno s sodelovanjem v razpravi v skupini, ampak tudi razvijejo sposobnosti sklepanja in argumentiranja. Rezultat učenja s PROFILES modulom je sprejetje odločitve oz. soglasja, na ravni posameznika, skupine in na koncu tudi razreda glede socio-naravoslovnega problema, ki ga je postavilo naslovno vprašanje in scenarij modula. Učni cilji posamezne učne ure Učni cilji prve in druge učne ure: Razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti in veščine; naravoslovne postopke, spoznavne procese (kompleksno mišljenje), kritično mišljenje in ustvarjalnost. Spoznajo proces raztapljanja molekulskih spojin na primeru sladkorja ter razmišljajo o podobnih primerih. Spoznajo nasičeno raztopino. Učni cilji tretje učne ure: Opredelijo pojme raztopina, topnost snovi, topilo in topljenec. Razvijajo zmožnost uporabe strokovne terminologije pri opisovanju pojavov, procesov in zakonitosti. Spoznajo tudi druge primere topil, ne samo vode. Učni cilji četrte učne ure: Spoznajo masni delež, množinsko in masno koncentracijo, ki jih znajo tudi izračunati in izraziti v odstotkih. Opredelijo pojem koncentracija. Učni cilji pete učne ure: Opredelijo pojma hidratacija in solvatacija. Doseganje zastavljenih kompetenc Kompetenca Kompetenca je dosežena z Spretnosti raziskovalnega in eksperimentalnega dela. Eksperimentalno delo organizacija v skupini, načrtovanja poskusa, opazovanje, oblikovanje sklepov in zaključkov na podlagi interpretacije rezultatov. 2. Komunikacijske (pisne, govorne) Skupinsko delo (organizacija dela v 21

22 spretnosti. skupini, sodelovanje), poročanje rezultatov, reševanje nalog za učence. 3. Sposobnosti odločanja in argumentacije odločitev. Reševanje problemskih nalog, diskusija znotraj skupine. 4. Sposobnost razumevanja makroskopske in submikroskopske ravni kemijskih pojmov. Eksperimentalno delo opazovanje na makro ravni, nato reševanje nalog in razumevanje na submikroskopski ravni. 22

23 Sladke pijače = sladkorne bombe? Predlogi ocenjevanja Učitelj lahko preveri in oceni znanje učencev na različne načine. Pri tem lahko učitelj izbere in lahko uporabi različne pristope v različnih učnih urah izvedbe modula v skladu s tem, kateri pristop se učitelju zdi najbolj primeren (A-C del). Pomembno je, da so to le predlogi za vrednotenje zananja in da učitelj izbere tiste, za katere meni, da so v dani situaciji najbolj smiselni. V delu A se vrednotijo razvite spretnosti učencev. Del B temelji na vrednotenju posameznih doseženih kompetenc v vsaki učni uri uporabe modula, del C pa podaja vrednotenje pisnih izdelkov ter procesov v skupini, ki jih učitelj opazuje. Vse dele učitelj lahko poljudno kombinira in jih uporabi za formativno oceno. Preverjanje in ocenjevanje znanja lahko poteka: 1. med poročanjem skupin na koncu skupinskega dela, kjer lahko ocenimo napredek posamezne skupine, 2. z ustnim preverjanjem znanja, kjer lahko posamezne učence vprašamo, da razložijo posamezne pojme ter na osnovi ustnega izražanja ocenimo njihovo razumevanje (v pomoč so nam lahko vprašanja iz učnega modula), 3. s pisnim preverjanjem in ocenjevanjem znanja, kjer morajo učenci ne le rešiti naloge objektivnega tipa, ampak tudi naloge, kjer zapišejo svoje razumevanje pojmov in argumentacije reševanja problemov, kar omogoča ugotavljanje razumevanja pojmov na višjih kognitivnih ravneh. Učitelj lahko dosežke učencev beleži na različne načine, lahko uporablja lestvico ocen, 1 = nezadostno; 2 = zadostno; 3 = dobro; 4 = prav dobro; 5 = odlično. Učitelj lahko uporabi tudi tri- točkovne lestvice; na primer x niso niti minimalno dosežene kompetence, = minimalno dosežene kompetence in = ustrezno dosežene (več kot predvideno/pričakovano (na primer: biti kreativen, neodvisno mišljenje/razmišljanje, ki kaže pobude, itd.). Z numeričnimi ali drugimi ocenami lahko učitelj poda ali opiše opombe za celotno skupino ali posameznega učenca. Sumativne strategije vrednotenja niso prikazane, vendar bi se lahko nanašale na ustno vrednotenje in/ali s pisnimi preizkusi znanja. Primere vprašanj tudi za sumativno ocenjevanje na koncu šolskega leta je mogoče povzeti in adaptirati iz seznama vprašanj pod delom B, seveda pa lahko učitelj sam tvori tovrstna vprašanja iz vsebine modula. Da učitelj zasleduje učenčeve uspehe pri uporabi modula pa lahko pred uporabo modula pri pouku rešijo učenci pred-preizkus znanja in nato po uporabi modula še po-preizkus znanja. Na tak način lahko učitelj do določene mere spremlja učinke uporabe modulov pri pouku. 23

24 A del Ocena zahtevanih spretnosti učencev Spretnosti Ocena 1-5 / opis / zaznamek Socialne vrednote Zmožnost razdeljevanja nalog znotraj skupine Zmožnost oblikovanja timskega dela Zmožnost smiselnega argumentiranja v skupinski diskusiji Osebne spretnosti Zmožnost sodelovanja v procesu učenja Zmožnost kritičnega mišljenja Ustvarjalne zmožnosti Zmožnost predstavitve na zanimiv način Zmožnost samozavesti med predstavitvijo Zmožnost predstavitve dobljenih rezultatov v razredu Zmožnost spraševanja in izražanja osebnega mnenja Uporabljanje znanstvenih metod dela Zmožnost določitve namena obravnavanega dela Zmožnost uporabe različnih virov za pridobivanje informacij Sposobnost oblikovanja različnih stališč do obravnavanega dela Zmožnost priprave ustreznega delovnega načrta Zmožnost analize zbranih podatkov Zmožnost oblikovanja sklepov 24

25 B del Ocena pridobljena med učnimi urami ali na končnem ustnem ali pisnem preizkusu znanja in 2. učna ura Dimenzija Razvijajo eksperimentalnoraziskovalne spretnosti in veščine; naravoslovne postopke, spoznavne procese (kompleksno mišljenje), kritično mišljenje in ustvarjalnost. Spoznajo proces raztapljanja molekulskih spojin na primeru sladkorja ter razmišljajo o podobnih primerih. Spoznajo nasičeno raztopino. Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Sodelujejo pri diskusiji, argumentira. Sodelujejo z drugimi učenci pri skupinskem delu (delitev dela med člani, sodelovanje, spodbujanje med sabo). Uporabljajo laboratorijski inventar v skladu z načeli varnega dela. Vzdržujejo urejen delovni prostor. Pozorno opazujejo in zapisujejo opažanja. Tvorijo sklepe na podlagi opažanj. Poslušajo tudi mnenje ostalih članov, ustrezno zagovarjajo svoje mnenje če spoznajo, da se motijo, sprejmejo kritiko. Na podlagi eksperimentalnega dela razumejo, da je proces raztapljanja odvisen od lastnosti snovi in temperature. Razumejo, kaj se dogaja pri raztapljanju na ravni delcev. Razumejo kaj je nasičena raztopina. Znajo pripraviti nasičeno raztopino. Ocena 1-5 / opis / zaznamek Predlogi nalog: Katera trditev drži za nasičeno raztopino snovi? A Pri isti temperaturi je topnost vseh snovi enaka. B V raztopini, ki je nasičena pri določeni temperaturi, se pri isti temperaturi topljenec še raztaplja. 25

26 C Ni odvisno od temperature, koliko topljenca se lahko največ raztopi v 100 g vode. D Nasičena raztopina ima raztopljeno največjo možno količino topljenca. S pomočjo poskusov ste izvedeli, koliko sladkorja vsebujejo nekatere sladke pijače. Ali so sladke pijače nasičene raztopine? Utemeljite. Sladke pijače niso nasičene raztopine, saj vsebujejo manj sladkorja, kot bi se lahko v njih raztopil. Sladkor je zelo dobro topen v vodi, kot smo lahko videli pri C poskusu. Poleg tega pa ne bi bilo dobro za zdravje zaužiti tako veliko količino sladkorja v pijačah (že toliko kolikor ga vsebujejo, je škodljivo ob prekomernem pitju). Kako lahko pospešimo proces raztapljanja poleg višanja temperature raztopine? Proces raztapljanja lahko pospešimo z drobljenjem trdnih delcev topljenca topilo pride v stik z večjo površino topljenca, ter z mešanjem raztopine, ker tako delci topljenca pridejo hitreje v stik z novimi molekulami topila. Ali temperatura vpliva na topnost enako za vse snovi? Utemeljite. Ne, ker je topnost odvisna tudi od vrste snovi. V kozarec vode vržemo žlico sladkorja. Slike a), b) in c) prikazujejo postopek raztapljanja. a) Začetno stanje b) Stanje raztapljanja c) Ves sladkor je raztopljen Prikažite kaj se dogaja na ravni delcev, ko se sladkor raztaplja v vodi. Narišite začetno stanje ko damo sladkor v vodo, stanje raztapljanja in končno stanje ko je ves sladkor raztopljen. Ne pozabite narisati legende. Rešitev: 26

27 Slika 12: Submikroskopski prikaz raztapljanja molekul sladkorja v vodi učna ura Dimenzija Opredelijo pojme raztopina, topnost snovi, topilo in topljenec. Razvijajo zmožnost uporabe strokovne terminologije pri opisovanju pojavov, procesov in zakonitosti. Spoznajo tudi druge primere topil, ne samo vode. Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Znajo prepoznati pojme raztopina, topnost snovi, topljenec in topilo na življenjskih primerih. Znajo podati primere pojmov raztopina, topnost snovi, topljenec in topilo. Znajo razbrati podatke iz tabel in grafov. Pri opisovanju procesov uporabljajo ustrezne strokovne izraze. Znajo prepoznati/našteti tudi druge primere topil. Ocena 1-5 / opis / zaznamek Predlogi nalog: V povedih podčrtajte besede, ki v kontekstu označujejo pojme: topilo, topljenec in raztopina. Na črte poleg pojmov nato ustrezno izpišite izbrane besede. - Barbara je postala žejna. Vzela je kozarec, v katerega je nalila vodo in vanjo stresla dve žlički cedevite ter premešala. Napitek je nato hitro popila. 27

28 - Riba v jezeru za dihanje izrablja kisik, ki je raztopljen v vodi. - Čebelar je nastrgal surov propolis v panju in ga nato dal v čisti alkohol za nekaj dni. Po določenem času je bil propolis pripravljen za polnitev stekleničk. - Pedikerka je Jasni pripravila kopel za noge. V kadičko je nalila vodo in vanjo stresla kopalno sol. Topila: voda, voda, alkohol, voda. Topljenci: cedevita, kisik, surov propolis, kopalna sol. Raztopine: napitek, jezero, propolis, kopel. V stavku ustrezno podčrtajte predlagano besedo. Ogljikov dioksid se pri nižji temperaturi boljše/slabše topi v vodi. Sladkor se pri nižji temperaturi boljše/slabše topi v vodi. Steklenico z gazirano pijačo segrejemo na temperaturo nekoliko višjo od sobne (npr. na 30 C) in nato jo odpremo. Kaj se zgodi? Zaradi manjše topnosti plina pri višji temperaturi in manjšega tlaka nad tekočino, plin burno izhaja iz steklenice in poleg tega izteče tudi nekaj tekočine. Ali temperatura vpliva na topnost enako za vse snovi? Utemeljite. Ne, ker je topnost odvisna tudi od vrste snovi. Oglejte si tabelo. Snov Topnost pri različnih temperaturah [gramov topljenca/100 gramov vode] 0 C 20 C 50 C kuhinjska sol 35,7 36,0 36,9 sladkor kisik 0,0069 0,0043 0,0027 ogljikov dioksid 0,335 0,169 0,076 a) Kaj prikazuje tabela? (Raztopine, ) 28

29 Tabela prikazuje topnost določenih snovi pri različnih temperaturah. b) Ali se pri vseh snoveh topnost z naraščanjem temperature veča? Ne, pri plinih kisiku in ogljikovemu dioksidu se topnost z naraščanjem temperature manjša. c) Zakaj ni dobro, če se jezera in morja preveč segrejejo? Ker se s tem manjša topnost kisika oz. le-ta hlapi iz morja in tako živalim lahko primanjkuje pri dihanju. d) Katera izmed snovi se pri 20 C najbolje topi v vodi? Sladkor. Če pripravite mlečni napitek s kakavom, kaj je v tem primeru topljenec in kaj topilo? V kakavovem mlečnem napitku mleko predstavlja topilo, kakav pa topljenec. Oglejte si graf, ki prikazuje spreminjanje topnosti nekaterih snovi s temperaturo. Slika 8: Topnost snovi (Vrtačnik in sod., 2014) 29

30 Iz grafa je razvidno, da se pri 20 C v 100 g vode raztopi približno 200 g saharoze. Koliko gramov saharoze lahko še raztopimo, če povišamo temperaturo raztopine na 40 C? Pri 40 C se lahko raztopi približno 230 g saharoze v 100 g vode. Poznate še kakšen primer raztopine molekulskih spojin iz vsakdanjega življenja? Naštejte. Gazirane pijače, alkoholne raztopine, čaj z limono, kava z mlekom, ipd. 4. učna ura Dimenzija Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Zna opredeliti pojem masni delež. Ocena 1-5 / opis / zaznamek 1 2 Spoznajo masni delež, množinsko in masno koncentracijo, ki jih znajo tudi izračunati in izraziti v odstotkih. Opredelijo pojem koncentracija. Zna izračunati masni delež. Zna opredeliti pojem množinska koncentracija. Zna izračunati množinsko koncentracijo. Zna opredeliti pojem masna koncentracija. Zna izračunati masno koncentracijo. Zna opredeliti pojem koncentracija. Predlogi nalog: Razredčene raztopine dobimo z dodajanjem topila k raztopini. Podčrtaj ali trditev drži. Drži/Ne drži Pojme na levi strani ustrezno povežite z razlago na desni strani tako, da na prazno črto pri pojmih napišete ustrezno črko, ki označuje stavke na desni strani. Odstotna koncentracija raztopine b a - pove, kolikšen delež celotne mase raztopine predstavlja masa 30

31 topljenca. Topnost d Masni delež topljenca a Masna koncentracija c Masa raztopine e b - opis sestave raztopine oz. masni delež topljenca v raztopini pomnožen s 100. c - pove kolikšna je masa raztopljenega topljenca v določeni prostornini raztopine. d - največja količina topljenca, ki se raztopi v določeni količini topila pri določeni temperaturi. e - je enaka vsoti mase topljenca in topila. Oglejte si slike raztopin in dopolnite trditve. Raztopine: A B C D Slika 3: Prikaz raztopin različnih koncentracij. (Raztopine, b.d.) Najbolj razredčena je raztopina D, medtem ko nasičena raztopina je B. Če bi raztopini D odparili polovico vode, bi dobili enako koncentracijo raztopine, kot jo ima raztopina A. 31

32 Na pločevinki neke sladke pijače piše, da so v 200 ml tekočine raztopljeni 4 g sladkorja. Kolikšna je odstotna koncentracija sladkorja v pijači? (Gostota pijače je 1 g/ml.) Obkrožite pravilen odgovor. a 0,02 % b 0,2 % c 2 % d 20 % Pijača vsebuje 2 % sladkorja. Potek reševanja: m (topljenec) = 4 g m (raztopina) = 200 g w (topljenec) = m (topljenec) / m (raztopina) = = 4 g / 200 g = 0,02 0,02 x 100 = 2,0 V 1 L pijače je 0,02 g fruktoze. Izračunajte odstotni delež fruktoze v pijači. Gostota pijače je 1 g/ml. m (topljenec) = 0,02 g m (raztopina) = 1000 g w (topljenec) = m (topljenec) / m (raztopina) = = 0,02 g / 1000 g = 0,00002 Pijača vsebuje 0,002 % fruktoze. 0,00002 x 100 = 0,002 V 200 ml vode raztopimo 25 g Cedevite. Raztopini nato dodamo še 1 L vode. Izračunajte odstotno koncentracijo raztopine, preden smo ji dodali 1 L vode in po tem. Gostota vode je 1 g/ml. m (topljenec) = 25 g m 1 (topilo) = 200 g m 2 (topilo) = 1000 g m 1 (raztopina) = m (topljenec) + m 1 (topilo) = 25 g g = 225 g w 1 (topljenec) = m (topljenec) / m 1 (raztopina) = = 25 g / 225 g = 0,11 0,11 x 100 = 11 % 32

33 m 2 (raztopina) = m 1 (raztopina) + m 2 (topilo) = 225 g g = 1225 g w 2 (topljenec) = m (topljenec) / m 2 (raztopina) = = 25 g / 1225 g = 0,02 Raztopina pred dodatkom 1L vode je 11 %, po dodaktu vode pa 2 %. 0,02 x 100 = 2 % V izparilnici segrevamo 250 g vodne raztopine sladkorja toliko časa, da vsa voda izpari. Izračunajte masni delež sladkorja v vodni raztopini, če na koncu v izparilnici preostane 17 g sladkorja. Izračunajte tudi maso vode, ki je izparela. m (raztopina) = 250 g m (topljenec) = 17 g m(topilo) =? w (topljenec) =? w (topljenec) = m (topljenec) / m (raztopina) = = 17 g / 250 g = 0,068 m (topilo) = m (raztopina) m (topljenec) = 250 g 17 g = 233 g Masni delež sladkorja v vodni raztopini je 0,068. Masa izparele vode je 233 g. Med spodnjimi skicami raztopin izberite tisto, ki prikazuje največji masni delež topljenca v raztopini. Slika 9: Raztopine (Masni delež raztopin, b.d.) Odgovor: _b_ 33

34 1 Učiteljeva refleksija o raziskovalnem učenju in izobraževanju z naravoslovjem 5. učna ura Dimenzija Opredelijo pojma hidratacija in solvatacija. Predlagan kriterij/kompetence za vrednotenje; Učenci: Opredelijo pojma hidratacija in solvatacija. Razumejo pojma hidratacija in solvatacija na ravni delcev. Ocena 1-5 / opis / zaznamek Predlogi nalog: V kozarec vode vržemo žlico sladkorja. Slike a), b) in c) prikazujejo postopek raztapljanja. a) Začetno stanje b) Stanje raztapljanja c) Ves sladkor je raztopljen Prikažite kaj se dogaja na ravni delcev, ko se sladkor raztaplja v vodi. Narišite začetno stanje ko damo sladkor v vodo, stanje raztapljanja in končno stanje ko je ves sladkor raztopljen. Ne pozabite narisati legende. Rešitev: Slika 12: Submikroskopski prikaz raztapljanja molekul sladkorja v vodi 34

35 Oglejte si sliko in ustrezno dopolnite besedilo. Slika 7: Submikroskopski prikaz raztapljanja ionov v vodi Proces, pri katerem pride do tega imenujemo hidratacija. Če topilo ne bi bilo voda, bi proces imenovali solvatacija. 35

36 C del Vrednotenje na osnovi stretegij poučevanja Vrednotenje pisnih izdelkov učencev Dimenzija Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Zasnuje načrt raziskave oz. postavi raziskovalna vprašanja in/ali pozna namen raziskave/poskusov Ocena 1-5 / opis / zaznamek Napiše načrt oziroma poročilo raziskave Zbira eksperimentalne podatke Interpretira ali izračuna iz zbranih podatkov določene parametre in sklepa na njihovi osnovi Odgovarja na vprašanja Riše diagrame/ tabele/modele simbolne predstavitve. Načrt raziskave zadošča minimalnim standardom, ki jih določi učitelj. Zna ustrezno predvidevati raziskovalne rezultate. Razvije ustrezen postopek raziskave in zna določiti katere spremenljivke je potrebno konktrolirati. Ustrezno zbere in zapiše opazovanja/podatke (npr. število opazovanj, kaj upošteva kot sprejemljivo, kako natančno so zbrani podatki, zavedanje možnih napak ). Interpretira podatke, zbrane na ustrezen način, ki ga zna upravičiti, vključno z uporabo ustreznih grafov, tabel in simbolov. Ustrezno sklepa glede na posatavljena raziskovalna vprašanja. Zagotavlja pravilne pisne odgovore na vprašanja, podane v ustni ali pisni obliki. Ponuja dovolj podrobne odgovore, zlasti kadar je pozvan, naj poda mnenje ali odločitev. Lahko zagotovi zahtevane grafične prikaze. Je zmožen grafično predstaviti rezultate v primerno velikih grafih in s primernimi podrobnostmi. Sposoben zagotoviti popolne in ustrezne 36

37 6 Naravoslovno ali družbenonaravoslovno mišljenje naslove za diagrami, slikam, tabelam. Izkazuje ustvarjalno mišljenje in postopke pri reševanju problemov. Poda ustrezno družbeno-naravoslovno odločitev na določeno vprašanje ali skrb, s pravilno poudarjeno naravoslovno komponento. Vrednotenje z opazovanjem 1 2 Dimenzija Deluje v skupini, med dejavnostmi in razpravo Izvedbo raziskave ali poskusa Predlagan kriterij/competence za vrednotenje; Učenci: Prispeva k delu skupine. Sodeluje z drugimi v skupini in v celoti sodeluje pri delu skupine. Prikazuje vodstvene sposobnosti - vodi skupino z ustvarjalnim razmišljanjem in pomagati tistim, ki potrebujejo pomoč (kognitivno ali psihomotorično); povzema rezultate. Kaže toleranco do članov skupine in jih spodbuja. Razume cilje raziskave/eksperimentalnega dela in ve, kateri teste in/ali meritve je potrebno opraviti. Izvaja raziskavo/eksperimentalno delo v skladu s pripravljenimi navodili/načrtom. Uporablja laboratorijski inventar na varen način. Do sebe in drugih deluje varno pri delu. Vzdržuje urejeno in čisto delovno površino. Ocena 1-5 / opis / zaznamek 37

38 Sladke pijače = sladkorne bombe? Zapiski učitelja RAZTOPINE Raztopina nastane pri raztapljanju neke snovi v drugi snovi. Raztopine v našem življenju redno srečujemo, čeprav se njihove prisotnosti mnogokrat sploh ne zavedamo. Na primer morsko vodo pozna vsak. Ker modul obravnava raztopine molekulskih spojin, sol (natrijev klorid) pa je ionska spojina, bomo pod drobnogled vzeli druge spojine. Kot je že razvidno iz naslova, se bomo osredotočili na raztapljanje sladkorja (kuhinjski sladkor ali saharoza C 12 H 22 O 11 ) v vodi. Ker je v večini sladkih pijač dodan sladkor, bomo raziskali koliko sladkorja le-te vsebujejo in razmišljali bomo o zdravstvenem vidiku na uživanje sladkih pijač. Torej tekoči snovi pravimo topilo (npr. voda), drugi snovi, ki jo zmešamo s topilom, pa pravimo topljenec (npr. sladkor, sol, ipd.). Topljenec je lahko v različnih agregatnih stanjih; najpogosteje srečujemo raztopine, ki imajo raztopljeno trdno snov v tekočini (kot je primer raztopina soli ali sladkorja v vodi), a obstajajo tudi raztopine, kjer je raztopljena tekoča snov v tekočini (npr. alkohol v vodi, mleko v kavi, itd.) ter raztopine, kjer je raztopljen plin v tekočini (npr. ogljikov dioksid v vodi/sladki pijači: gazirane pijače ogljikov dioksid je raztopljen delno v obliki ogljikove kisline, ki daje pijači značilen okus). RAZTOPINA = TOPILO + TOPLJENEC Ključni pojmi: Topljenec snov, ki jo raztapljamo v topilu. Topilo snov, v kateri raztapljamo topljenec oz. snov, ki raztaplja topljenec. Raztopina zmes topljenca in topila. TOPNOST V določeni količini topila lahko raztopimo le omejeno količino topljenca. Na primer: v 100 ml vode pri 20 C lahko raztopimo 36 g soli (natrijevega klorida), če bi še dodajali sol (natrijev klorid), se le-ta ne bi raztapljala več in bi v raztopini ostajali kristali soli neraztopljeni - nastala bi nasičena raztopina. Topnost snovi je torej odvisna od temperature in od vrste snovi, ki jo raztapljamo. Večina trdnih snovi se pri višji temperaturi bolje topi. Plini se pri višji temperaturi slabše topijo. Na topnost plinov vpliva tudi tlak. Pri večjem tlaku se plini bolje topijo. Podatek o topnosti snovi navajamo pri točno določeni temperaturi, ki je običajno 20 C. Torej topnost snovi nam pove, koliko gramov neke snovi se raztopi v 100 g vode pri 20 C. Raztopina je takrat nasičena. V nasičeni raztopini je raztopljena največja možna količina topljenca pri določeni temperaturi. Spreminjanje topnosti določenih snovi s temperaturo lahko prikažemo z grafom, npr: 38

39 Slika 10: Graf topnosti nekaterih snovi v 100 g vode (Topnost, b.d.) Proces raztapljanja lahko pospešimo tako, da trdne delce topljenca zdrobimo. Manjši delci trdnih snovi se hitreje raztapljajo kot večji, ker je površina topljenca, ki pride v stik s topilom, večja. Lahko pa ga pospešimo tudi z mešanjem raztopine, saj tako delci topljenca pridejo hitreje v stik z novimi delci topila. Dodatno znanje za učitelja:»pojem topnost se nanaša na proces raztapljanja, ki je pogojen z močjo privlačnosti med osnovnimi delci (molekulami, atomi, ioni...). Kadar je neka snov dobro topna v nekem topilu, nastane raztopina. Pri tem se gradniki ene faze porazdelijo med gradnike druge faze. To je mogoče le tedaj, ko se vezi med gradniki v topljencu in vezi med gradniki v topilu približno enako močne. Kadar so te moči različne, do raztapljanja ne pride. Med polarnimi molekulami nastajajo razmeroma močne vezi, zato je verjetneje, da se bo polarna snov topila v polarnem topilu, medtem ko med nepolarnimi molekulami prevladujejo šibke vezi in bo nepolarna snov bolj topna v nepolarnem topilu. Na podlagi tega dejstva se je uveljavilo pravilo, ki pa ne drži vselej: podobno se topi v podobnem. Na topnost vplivajo poleg narave topila še zunanje okoliščine, zgradba snovi in geometrija, razvejanost verige, ionske interakcije, dipol-dipol interakcije ter molska masa topljenca (Topnost, 2013)«. Ključni pojmi: Nasičena raztopina raztopina, v kateri je raztopljena največja možna količina topljenca pri določeni temperaturi v določeni količini topila. Topnost največja količina topljenca, ki se raztopi v določeni količini topila pri določeni temperaturi. 39

40 SESTAVA RAZTOPINE Pogosto slišimo pojma»koncentriran«in»razredčen«v povezavi z raztopinami. Koncentrirana raztopina je tista, ki vsebuje veliko topljenca in malo topila. Obratno pa je razredčena raztopina tista, ki vsebuje veliko topila in malo topljenca. Na primer, ko pripravimo napitek Cedevito lahko rečemo, da v kozarcu, kjer damo več Cedevite, je koncentrirana raztopina (napitek je bolj sladek in je bolj močno obarvan, ker je več Cedevite), medtem ko v kozarcu, kjer damo manj Cedevite in veliko vode, je razredčena raztopina (napitek ni tako sladek, raztopina je svetlejše barve). V tem primeru je voda topilo, Cedevita (prah) je topljenec, pripravljen napitek pa je raztopina. Spoznali smo, da je raztopina mešanica topljenca in topila. Torej masa raztopine je enaka vsoti mas topljenca in topila. m (raztopine) = m (topljenca) + m (topila) Sestavo raztopine podajamo na različne načine: z deleži, s koncentracijo ali z razmerjem. Masni delež topljenca (oznaka: w) izračunamo tako, da maso topljenca delimo z maso raztopine. Tako dobimo podatek, kolikšen delež celotne mase raztopine predstavlja masa topljenca v raztopini. w (topljenca) = m (topljenca) / m (raztopine) Primer naloge: Pripravimo instant kavni napitek. V tem primeru je instant kava topljenec, topilo pa je voda. Raztopina je mešanica vode in instant kave torej pripravljeni napitek. Izračunajmo, kakšen je masni delež instant kave, ki jo pripravimo tako, da v 100g vode raztopimo 20 g instant kave. m (topljenca) = m (instant kave) = 20 g m (topila) = m (vode) = 100 g w (topljenca) = m (topljenca) / m (raztopine) m (raztopine) = m (topljenca) + m (topila) = 20 g g = 120 g w (topljenca) = m (topljenca) / m (raztopine) = 20 g / 120 g = 0,167 w (topljenca) = w (instant kave) = 0,167 Masni delež instant kave je 0,167. Če želimo masni delež podati v odstotkih, ga pomnožimo s 100, tako dobimo odstotno koncentracijo raztopine. V tem primeru torej lahko rečemo, da raztopina instant kave 16,7 % raztopina. Če bi želeli močnejšo kavo, bi morali v enako količino vode stresti več instant kave. Tako bi bil večji masni delež in prav tako tudi odstotna koncentracija. 40

41 Količino topljenca v raztopini lahko podamo tudi kot maso raztopljenega topljenca v določeni prostornini raztopine. Temu pravimo masna koncentracija raztopine (γ). γ (topljenca) = m (topljenca) / V (raztopine) Primer naloge: Izračunati želimo, koliko je masna koncentracija glukoze (C 6 H 12 O 6 ), če smo pripravili 200 ml raztopino glukoze z 10,0 g glukoze. V (raztopine) = 200 ml = 0,2 L m (glukoze) = 10,0 g γ (glukoze) = m (glukoze) / V (raztopine) γ (glukoze) = 10,0 g / 0,2 L = 50,0 g/l γ (topljenca) = m (topljenca) / V (raztopine) Masna koncentracija glukoze v raztopini 50,0 g/l. Ključni pojmi: Masni delež topljenca pove, kolikšen delež celotne mase raztopine predstavlja masa topljenca. Odstotna koncentracija raztopine opis sestave raztopine oz. masni delež topljenca v raztopini pomnožen s 100. Masna koncentracija pove kolikšna je masa raztopljenega topljenca v določeni prostornini raztopine. Oznaka: γ. Enota: g/l. HIDRATACIJA»Hidracija je povezava med molekulami vode in molekulami (ali ioni) bolj ali manj polarnih topljencev. Hidracija je posledica polarnosti molekul vode«(hidratacija, 2009).»Nastanek raztopine, to je porazdelitev gradnikov (molekul, ionov) ene faze med gradnike druge faze omogočajo molekulske (van der Waalsove) vezi. Molekule topila privlačijo in obdajo molekule oziroma ione topljenca. Ta proces imenujemo solvatacija ali v primeru, ko je topilo voda, hidratacija. Ker se pri nastanku vezi vselej sprošča energija, je solvatacija (hidratacija) eksotermen proces. Energija, ki se sprošča pri solvataciji, se porablja za prekinitev vezi med molekulami oziroma ioni topljenca. Na sliki 11 je shematsko prikazano raztapljanje ionskega in molekulskega kristala v polarnem topilu (npr. v vodi)«(lazarini in Brenčič, 1992, str.174). 41

42 Slika 11: Shema hidratacije in raztapljanja ionskega (a) in molekulskega (b) kristala (Lazarini in Brenčič, 1992, str. 175). V večini primerov je mogoče predvideti, v katerih topilih je neka snov dobro topna. Znano je, da v polarnih topilih se dobro topijo polarne snovi in ionski kristali, v nepolarnih topilih pa nepolarne snovi;»osnova tega sicer empiričnega pravila je dejstvo, da lahko pride do raztapljanja le, če so vezi med gradniki v topljencu in vezi med gradniki v topilu približno enako močne«(lazarini in Brenčič, 1992, str. 175).»Molekule ali ioni topljenca v raztopinah niso prosti, temveč obdani z orientiranimi molekulami topila, praviloma v več plasteh. Solvatizirani (hidratizirani) ioni oziroma molekule se gibajo med molekulami topila. Solvatni ovoj blaži medsebojni privlak ali odboj raztopljenih ionov oziroma polarnih molekul. Dejstvo, da so ioni oziroma molekule topljenca solvatizirani, vpliva na fizikalne lastnosti raztopin, (na primer parni tlak). Natančnega števila molekul topila, ki solvatizirajo določen ion ali molekulo, ni mogoče eksperimentalno ugotoviti. Kadar želimo posebej označiti, da je nek ion hidratiziran, zapišemo ob simbolu v oklepaju oznako aq, na primer: Na + (aq), Ca 2+ (aq), F - (aq)«(lazarini in Brenčič, 1992, str. 176). Navodila in opozorila pri pripravi materiala za eksperimentiranje A poskus: Učitelj mora zagotoviti različne sladke pijače. Predlagane pijače: (ledeni čaj (npr. Sola Ice Tea), Multi Sola, Coca-Cola, sadni sok (npr. pomarančni), voda z okusom (npr. Za Symphony), energijska pijača (npr. Red Bull, Schweepes, ipd.) in navadna voda (za kontrolo; npr. Radenska Naturelle), plastične kozarčke ter alkoholni flomaster. B poskus: Učitelj mora zagotoviti embalaže sladkih pijač. Pred izbiro sladkih pijač je potrebno preveriti, ali ima na deklaraciji napisano tabelo s količino sladkorja. V primeru, da učitelj ne dobi embalaž predlaganih sladkih pijač (napisane na delovnem listu), lahko zamenja s poljubno podobno sladko pijačo. Dobro bi bilo, da so embalaže istih pijač, ki jih učenci okušajo pri A poskusu, da potem lahko primerjajo rezultate! 42

43 C poskus: Učitelj mora zagotoviti material, potreben za načrtovanje in izvedbo poskusa: sladkor (večja količina; približno 300 g na skupino), voda (večja količina; približno 300 ml na vsako skupino), tehtnica, steklene čaše (250 ml), steklene palčke, termometer in grelna plošča. Rešitve nalog z delovnega lista za učence Rešitve nalog so napisane z rdečo barvo in podčrtane. I. DEL Se je tudi vam že zgodilo, da ste se najedli sladkarij in ste se potem slabo počutili? Vas je kdaj posledično zanimalo, koliko sladkorja vsebujejo živila, ki jih uživamo vsakodnevno? Pogovorite se med sošolci, odgovorite na naslednja vprašanja in zapišite odgovore na črte: 1. Ali pogosto uživate sladke pijače? Da/ne/redko/pogosto/samo ob vikendih/vsak dan/drugo. 2. Koliko sladkorja menite, da vsebuje liter ledenega čaja? Če bi imeli pred seboj plastenko, kako bi si lahko pomagali? Veliko/malo, 50 g/100 g, drugo. Lahko bi pogledali etiketo/deklaracijo. 3. Če poiščete v kuhinji navadni sladkor, kako izgleda? Kako to, da ga v sladkih pijačah ne vidimo takega? Kuhinjski sladkor je v kristalni obliki. V sladkih pijačah ga ne vidimo, ker je raztopljen. II. DEL Sladkor (saharoza) je naravno sladilo, ki spada med ogljikove hidrate. Vsakodnevno ga srečujemo v prehrani, čeprav vemo, da v večjih količinah škoduje zdravju (karies, sladkorna bolezen, povišana telesna teža, itd.). Svetovna zdravstvena organizacija (WHO) priporoča, da sladkor (vseh vrst) ne bi smel predstavljati več kot 10% dnevno zaužitih kalorij. To za večino ljudi pomeni približno gramov dnevno (10-12 čajnih žličk). Razdelite se v skupine po 3 in s pomočjo poskusov preverite, koliko sladkorja vsebujejo najpogostejše sladke pijače. A. Katera pijača je najbolj sladka? Na voljo imate različne pijače v plastičnih kozarčkih, ne veste pa, v katerem kozarčku je katera pijača. Na osnovi okušanja jih razvrstite v vrstni red od najmanj sladke do najbolj sladke. 43

44 1) Pripomočki: - različne sladke pijače (ledeni čaj (npr. Sola Ice Tea), Multi Sola, Coca-Cola, sadni sok (npr. pomarančni), voda z okusom (npr. Za Symphony), energijska pijača (npr. Red Bull, Schweepes, ipd.) - navadna voda (za kontrolo; npr. Radenska Naturelle) - plastični kozarčki - alkoholni flomaster 2) Potek dela: 1. Plastični kozarčki so napolnjeni z omenjenimi sladkimi pijačami. Na kozarčkih so napisane le oznake za določeno pijačo (npr. črke ali števila). 2. Okusite vsako pijačo v kozarčku in jih razvrstite po sladkosti od najmanj sladke pijače do najbolj sladke pijače zgolj na podlagi okušanja. Vrstni red zapišite na črte v spodnji tabeli. Primer oznak: a- Multi Sola b- navadna voda c- pomarančni sok d- ledeni čaj e- Schweepes f- voda z okusom g- Red Bull h- Coca-Cola Manj sladko Bolj sladko b < c < f < e < a < h < g < d B. S katero pijačo bomo zaužili največ sladkorja? Naš okušalni organ nam pove zgolj kakšnega okusa je hrana. Nimamo pa te sposobnosti, da bi točno razbrali količino neke sestavine v njej. Da boste v prihodnje v trgovini lahko izbrali pijačo z manj sladkorja, boste najprej pogledali etiketo/deklaracijo. 1) Potrebščine: 44

45 - embalaže sladkih pijač - pisalo 2) Potek dela: 1. Na voljo imate embalaže različnih sladkih pijač. Preglejte vsako in poiščite podatek o količini sladkorja v posamezni pijači. 2. Količine zapišite v spodnjo tabelo. Zapišite tudi enote (npr. g/100 ml), saj so lahko podatki zapisani v različnih koncentracijah (npr. g/100 ml, g/l, ipd.). Če so različne enote, jih s pomočjo učitelja poenotite, da bodo podatki bolj pregledni. Pijača Sladkor (g/100 ml) Ledeni čaj 9,1 Multi Sola 11,0 Coca-Cola 11,2 Sadni sok (pomarančni) 8,8 Voda z okusom (Za 4,3 Symphony) Energijska pijača (Red Bull) 11,0 Schweepes 13,3 Navadna voda (npr. 0,0 Radenska Naturelle) Izpišite pijače iz tabele po vrstnem redu od najmanj sladke do najbolj sladke. Navadna voda < voda z okusom (Za Symphony) < pomarančni sok < Ledeni čaj < Multi Sola = ( energijska pijača (Red Bull) < Coca-Cola < Schweepes Primerjajte rezultate sladkosti pijač na podlagi okušanja in rezultate količine vsebovanega sladkorja izpisane iz etiket. Kaj ste ugotovili? Z okušanjem ne moremo razbrati količine sladkorja. Opazili smo, da nekatere pijače vsebujejo več sladkorja kot smo si predstavljali. Katere pijače (na podlagi količine sladkorja) je najbolje za zdravje, da je uživate v manjših količinah? Schweepes, Coca-Cola, Red Bull, Multi Sola oz. bolje je, da se izogibamo vseh sladkih pijač. Ali vas je kateri podatek presenetil? Utemeljite. 45

46 Presenetilo nas je, da voda z okusom vsebuje toliko sladkorja ter da Schweepes vsebuje več sladkorja od Coca-Cole, za katero smo pričakovali da ga bo vsebovala največ. C. Najslajši kozarec vode Koliko sladkorja gre v kozarec vode in se še raztopi? Ali menite, da je ta količina poljubna ali je kakšna meja pri tem? Pričakovani odgovori: Manj kot je vode v kozarcu / toliko sladkorja kolikor je vode v kozarcu / več sladkorja kot je vode v kozarcu. Količina sladkorja, ki se še raztopi ni poljubna / količina sladkorja, ki se še raztopi je poljubna, ipd. Kako bi to preverili? S poskusom ali pa bi poiskali podatke v literaturi. Zasnujte poskus s katerim boste preverili, koliko sladkorja se lahko raztopi v kozarcu vode (100 ml). Bodite pozorni tudi na temperaturo in preverite, ali ima kakšno vlogo pri tem. Pri izvedbi poskusa uporabljajte steklene čaše namesto kozarcev. Na voljo imate: Potrebščine: - sladkor (večja količina) - voda (večja količina) - tehtnica - steklene čaše - steklene palčke - termometer - grelna plošča Zapišite potek dela; preden začnete izvajati poskus, predstavite vašo zasnovo poskusa učitelju. Vzamemo čašo in vanjo nalijemo 100 ml vode, ki je bila pred tem na sobni temperaturi. S termometrom izmerimo temperaturo vode ter zabeležimo. Nato zatehtamo 10 g sladkorja in ga damo v čašo z vodo. Opazujemo. Da pospešimo raztapljanje mešamo s stekleno palčko. Ko se raztopi, ponovno zatehtamo 10 g sladkorja in ga dodamo v čašo. Postopek ponavljamo dokler se sladkor ne raztopi več. (Pozorni moramo biti, da sproti beležimo maso dodanega sladkorja.) Označimo si maso dodanega sladkorja, pri kateri se sladkor ne raztaplja več. 46

47 Nato vzamemo grelno ploščo in nanjo položimo čašo z nasičeno raztopino, ki smo jo pripravili. Segrevamo in opazujemo, ali se neraztopljen sladkor pri višji temperaturi (npr. 45 C) raztopi. Če se, ponovno zatehtamo 10 g sladkorja in dodamo v čašo z raztopino. Opazujemo in z mešanjem pospešimo raztapljanje. Pri tem smo pozorni, da ohranjamo temperaturo na 45 C. Zapišite opažanja in sklepe za izvedeni poskus: Opažanja: Na začetku se sladkor hitro raztopi, kasneje pa, ko je več sladkorja že raztopljenega, se na novo dodani sladkor počasneje raztaplja. Sklepi: Na začetku je več molekul topila (vode), ki so na razpolago, da pridejo v stik s topljencem (sladkorjem). S tem ko je v vodi raztopljenega več sladkorja, je manj»prostih«molekul vode, ki lahko obdajo nove molekule sladkorja. Molekule vode naredijo hidratacijske ovoje okrog molekul sladkorja. V 100 ml vode s temperaturo 20 C, se je po nekem času raztopilo 200 g sladkorja. Sladkor se je zelo počasi raztapljal, na dnu so ostajali posamezni kristalčki. V 100 ml vode s temperaturo 45 C, se je 200 g sladkorja povsem raztopilo. Pri isti temperaturi (45 C) smo dodajali sladkor. Dodali smo še 40 g pri 240 g se je sladkor zelo počasi raztapljal, na dnu so ostajali posamezni kristalčki. Višja kot je temperatura, več sladkorja se raztopi v vodi. Kaj ste spoznali? Spoznali smo, da temperatura vpliva na topnost snovi. Kaj bi se zgodilo, če bi raztopino (240 g sladkorja v 100 ml vode), ki je bila pripravljena pri 45 C, ohladili na 20 C? Na dnu bi se izločili kristalčki sladkorja, saj se pri nižji temperaturi topnost sladkorja zmanjša. 47

48 Kako pravimo raztopini, ki ima pri dani temperaturi raztopljeno največjo možno količino topljenca? Nasičena raztopina. 48

49 Ključna vprašanja 1. V povedih podčrtajte besede, ki v kontekstu označujejo pojme: topilo, topljenec in raztopina. Na črte poleg pojmov nato ustrezno izpišite izbrane besede. - Barbara je postala žejna. Vzela je kozarec, v katerega je nalila vodo in vanjo stresla dve žlički cedevite ter premešala. Napitek je nato hitro popila. - Riba v jezeru za dihanje izrablja kisik, ki je raztopljen v vodi. - Čebelar je nastrgal surov propolis v panju in ga nato dal v čisti alkohol za nekaj dni. Po določenem času je bil propolis pripravljen za polnitev stekleničk. - Pedikerka je Jasni pripravila kopel za noge. V kadičko je nalila vodo in vanjo stresla kopalno sol. Topila: voda, voda, alkohol, voda. Topljenci: cedevita, kisik, surov propolis, kopalna sol. Raztopine: napitek, jezero, propolis, kopel. 2. Razredčene raztopine dobimo z dodajanjem topila k raztopini. Podčrtaj ali trditev drži. Drži/Ne drži 3. Katera trditev drži za nasičeno raztopino snovi? A Pri isti temperaturi je topnost vseh snovi enaka. B V raztopini, ki je nasičena pri določeni temperaturi, se pri isti temperaturi topljenec še raztaplja. C Ni odvisno od temperature, koliko topljenca se lahko največ raztopi v 100 g vode. D Nasičena raztopina ima raztopljeno največjo možno količino topljenca. 4. S pomočjo poskusov ste izvedeli, koliko sladkorja vsebujejo nekatere sladke pijače. Ali so sladke pijače nasičene raztopine? Utemeljite. Sladke pijače niso nasičene raztopine, saj vsebujejo manj sladkorja, kot bi se lahko v njih raztopil. Sladkor je zelo dobro topen v vodi, kot smo lahko videli pri C poskusu. Poleg tega pa ne bi bilo dobro za zdravje zaužiti tako veliko količino sladkorja v pijačah (že toliko kolikor ga vsebujejo, je škodljivo ob prekomernem pitju). 49

50 5. V stavku ustrezno podčrtajte predlagano besedo. Ogljikov dioksid se pri nižji temperaturi boljše/slabše topi v vodi. Sladkor se pri nižji temperaturi boljše/slabše topi v vodi. 6. Steklenico z gazirano pijačo segrejemo na temperaturo nekoliko višjo od sobne (npr. na 30 C) in nato jo odpremo. Kaj se zgodi? Zaradi manjše topnosti plina pri višji temperaturi in manjšega tlaka nad tekočino, plin burno izhaja iz steklenice in poleg tega izteče tudi nekaj tekočine. 7. Ali temperatura vpliva na topnost enako za vse snovi? Utemeljite. Ne, ker je topnost odvisna tudi od vrste snovi. 8. Pojme na levi strani ustrezno povežite z razlago na desni strani tako, da na prazno črto pri pojmih napišete ustrezno črko, ki označuje stavke na desni strani. Odstotna koncentracija raztopine b Topnost d Masni delež topljenca a Masna koncentracija c Masa raztopine e a - pove, kolikšen delež celotne mase raztopine predstavlja masa topljenca. b - opis sestave raztopine oz. masni delež topljenca v raztopini pomnožen s 100. c - pove kolikšna je masa raztopljenega topljenca v določeni prostornini raztopine. d - največja količina topljenca, ki se raztopi v določeni količini topila pri določeni temperaturi. e - je enaka vsoti mase topljenca in topila. 50

51 Naloge za vajo 1. Oglejte si slike raztopin in dopolnite trditve. Raztopine: A B C D Slika 3: Prikaz raztopin različnih koncentracij. (Raztopine, b.d.) Najbolj razredčena je raztopina D, medtem ko nasičena raztopina je B. Če bi raztopini D odparili polovico vode, bi dobili enako koncentracijo raztopine, kot jo ima raztopina A. 2. V kozarec vode vržemo žlico sladkorja. Slike a), b) in c) prikazujejo postopek raztapljanja. a) Začetno stanje b) Stanje raztapljanja c) Ves sladkor je raztopljen Prikažite kaj se dogaja na ravni delcev, ko se sladkor raztaplja v vodi. Narišite začetno stanje ko damo sladkor v vodo, stanje raztapljanja in končno stanje ko je ves sladkor raztopljen. Ne pozabite narisati legende. Rešitev: 51

52 Slika 12: Submikroskopski prikaz raztapljanja molekul sladkorja v vodi 3. Na pločevinki neke sladke pijače piše, da so v 200 ml tekočine raztopljeni 4 g sladkorja. Kolikšna je odstotna koncentracija sladkorja v pijači? (Gostota pijače je 1 g/ml.) Obkrožite pravilen odgovor. a 0,02 % b 0,2 % c 2 % d 20 % Potek reševanja: m (topljenec) = 4 g m (raztopina) = 200 g w (topljenec) = m (topljenec) / m (raztopina) = = 4 g / 200 g = 0,02 0,02 x 100 = 2,0 Pijača vsebuje 2 % sladkorja. 4. V 1 L pijače je 0,02 g fruktoze. Izračunajte odstotni delež fruktoze v pijači. Gostota pijače je 1 g/ml. m (topljenec) = 0,02 g m (raztopina) = 1000 g w (topljenec) = m (topljenec) / m (raztopina) = = 0,02 g / 1000 g = 0, ,00002 x 100 = 0,002

53 Pijača vsebuje 0,002 % fruktoze. 5. V 200 ml vode raztopimo 25 g Cedevite. Raztopini nato dodamo še 1 L vode. Izračunajte odstotno koncentracijo raztopine, preden smo ji dodali 1 L vode in po tem. Gostota vode je 1 g/ml. m (topljenec) = 25 g m 1 (topilo) = 200 g m 2 (topilo) = 1000 g m 1 (raztopina) = m (topljenec) + m 1 (topilo) = 25 g g = 225 g w 1 (topljenec) = m (topljenec) / m 1 (raztopina) = = 25 g / 225 g = 0,11 0,11 x 100 = 11 % m 2 (raztopina) = m 1 (raztopina) + m 2 (topilo) = 225 g g = 1225 g w 2 (topljenec) = m (topljenec) / m 2 (raztopina) = = 25 g / 1225 g = 0,02 0,02 x 100 = 2 % Raztopina pred dodatkom 1L vode je 11 %, po dodaktu vode pa 2 %. 6. V izparilnici segrevamo 250 g vodne raztopine sladkorja toliko časa, da vsa voda izpari. Izračunajte masni delež sladkorja v vodni raztopini, če na koncu v izparilnici preostane 17 g sladkorja. Izračunajte tudi maso vode, ki je izparela. m (raztopina) = 250 g m (topljenec) = 17 g m(topilo) =? w (topljenec) =? w (topljenec) = m (topljenec) / m (raztopina) = = 17 g / 250 g = 0,068 m (topilo) = m (raztopina) m (topljenec) = 250 g 17 g = 233 g Masni delež sladkorja v vodni raztopini je 0,068. Masa izparele vode je 233 g. 53

54 7. Oglejte si tabelo. Snov Topnost pri različnih temperaturah [gramov topljenca/100 gramov vode] 0 C 20 C 50 C kuhinjska sol 35,7 36,0 36,9 sladkor kisik 0,0069 0,0043 0,0027 ogljikov dioksid 0,335 0,169 0,076 (Raztopine, ) a) Kaj prikazuje tabela? Tabela prikazuje topnost določenih snovi pri različnih temperaturah. b) Ali se pri vseh snoveh topnost z naraščanjem temperature veča? Ne, pri plinih kisiku in ogljikovemu dioksidu se topnost z naraščanjem temperature manjša. c) Zakaj ni dobro, če se jezera in morja preveč segrejejo? Ker se s tem manjša topnost kisika oz. le-ta hlapi iz morja in tako živalim lahko primanjkuje pri dihanju. d) Katera izmed snovi se pri 20 C najbolje topi v vodi? Sladkor. 8. Oglejte si sliko in ustrezno dopolnite besedilo. 54

55 Slika 7: Submikroskopski prikaz raztapljanja ionov v vodi Proces, pri katerem pride do tega imenujemo hidratacija. Če topilo ne bi bilo voda, bi proces imenovali solvatacija. 55

56 Ali razumem 1. Če pripravite mlečni napitek s kakavom, kaj je v tem primeru topljenec in kaj topilo? V kakavovem mlečnem napitku mleko predstavlja topilo, kakav pa topljenec. 2. Oglejte si graf, ki prikazuje spreminjanje topnosti nekaterih snovi s temperaturo. Slika 8: Topnost snovi (Vrtačnik in sod., 2014) Iz grafa je razvidno, da se pri 20 C v 100 g vode raztopi približno 200 g saharoze. Koliko gramov saharoze lahko še raztopimo, če povišamo temperaturo raztopine na 40 C? Pri 40 C se lahko raztopi približno 230 g saharoze v 100 g vode. 3. Kako lahko pospešimo proces raztapljanja poleg višanja temperature raztopine? Proces raztapljanja lahko pospešimo z drobljenjem trdnih delcev topljenca topilo pride v stik z večjo površino topljenca, ter z mešanjem raztopine, ker tako delci topljenca pridejo hitreje v stik z novimi molekulami topila. 4. Med spodnjimi skicami raztopin izberite tisto, ki prikazuje največji masni delež topljenca v raztopini. 56

57 Slika 9: Raztopine (Masni delež raztopin, b.d.) Odgovor: _b_ 5. Poznate še kakšen primer raztopine molekulskih spojin iz vsakdanjega življenja? Naštejte. Gazirane pijače, alkoholne raztopine, čaj z limono, kava z mlekom, ipd. III. DEL Bine se odpravlja na smučanje in s seboj bo vzel tudi sadni čaj. Ker ne mara čaja brez dodanega sladkorja, ga bo moral sladkati. Da ne bo zaužil preveč sladkorja, kar bi povzročilo ponovne težave s trebuhom, bo moral paziti na količino. Na osnovi sklepov pri C poskusu (Najslajši kozarec vode) razmislite, v kakšnem čaju bi Bine lahko zaužil več sladkorja (če bi nepazljivo stresal večje količine sladkorja v čaj) v hladnem čaju ali v toplem čaju? Odgovor utemeljite. V primeru, da Bine ne bi pazljivo stresal sladkorja v čaj, bi lahko zaužil več sladkorja v toplem čaju. Pri C poskusu smo ugotovili, da temperatura vpliva na topnost snovi (v našem primeru sladkorja) in da se vodi z višjo temperaturo raztopi večja količina sladkorja. 57